Descripción del proyecto
Nuevos materiales bidimensionales ofrecen grandes posibilidades para la óptica no lineal
La óptica no lineal, que estudio cómo la luz interactúa con la materia, es fundamental en muchas aplicaciones fotónicas. Las superredes bidimensionales de van der Waals, compuestas por dos materiales monocapa apilados, proporcionan una alternativa a los materiales de una sola capa para la ingeniería de no linealidades ópticas. Estas superredes pueden mejorar en gran medida las respuestas ópticas no lineales de los materiales bidimensionales al aumentar de forma uniforme la longitud de interacción luz-materia y al crear propiedades físicas fundamentalmente nuevas. El proyecto ATOP, financiado con fondos europeos, aprovechará el potencial de estos materiales para desarrollar dispositivos fotónicos no lineales revolucionarios, como fuentes de generación paramétrica óptica en chip, fuentes de terahercios de banda ancha y emisores de pares de fotones de alta pureza. El sistema fotónico resultante podría tener un efecto muy positivo en la metrología, la detección portátil y las comunicaciones cuánticas.
Objetivo
The project aims at introducing a paradigm shift in the development of nonlinear photonics with atomically-engineered two-dimensional (2D) van der Waals superlattices (2DSs). Monolayer 2D materials have large optical nonlinear susceptibilities, a few orders of magnitude larger than typical traditional bulk materials. However, nonlinear frequency conversion efficiency of monolayer 2D materials is typically weak mainly due to their extremely short interaction length (~atomic scale) and relatively large absorption coefficient (e.g.>5×10^7 m^-1 in the visible range for graphene and MoS2 after thickness normalization). In this context, I will construct atomically-engineered heterojunctions based 2DSs to significantly enhance the nonlinear optical responses of 2D materials by coherently increasing light-matter interaction length and efficiently creating fundamentally new physical properties (e.g. reducing optical loss and increasing nonlinear susceptibilities).
The concrete project objectives are to theoretically calculate, experimentally fabricate and study optical nonlinearities of 2DSs for next-generation nonlinear photonics at the nanoscale. More specifically, I will use 2DSs as new building blocks to develop three of the most disruptive nonlinear photonic devices: (1) on-chip optical parametric generation sources; (2) broadband Terahertz sources; (3) high-purity photon-pair emitters. These devices will lead to a breakthrough technology to enable highly-integrated, high-efficient and wideband lab-on-chip photonic systems with unprecedented performance in system size, power consumption, flexibility and reliability, ideally fitting numerous growing and emerging applications, e.g. metrology, portable sensing/imaging, and quantum-communications. Based on my proven track record and my pioneering work on 2D materials based photonics and optoelectronics, I believe I will accomplish this ambitious frontier research program with a strong interdisciplinary nature.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-ADG - Advanced GrantInstitución de acogida
02150 Espoo
Finlandia