عندما تكون البلورة عبارة عن ملف أشباه الموصلات - InAs في هذه الحالة - يمكن لـ "الحالات السطحية" التي تم إنشاؤها بواسطة الروابط المتبقية والتي لا مفر منها على سطح الشبكة البلورية أن تخلق مجالات كهربائية عالية التدرج أثناء تفاعلها مع أشباه الموصلات. وفي المقابل، يمكن للفوتونات الساقطة أن تتفاعل مع هذا المجال.
وفقًا لـ UCLA ، "يمكن للضوء الوارد أن يصطدم بالإلكترونات في شبكة أشباه الموصلات وينقلها إلى حالة طاقة أعلى ، وعند هذه النقطة تكون حرة في القفز داخل الشبكة". "يعمل المجال الكهربائي المتولد عبر سطح أشباه الموصلات على تسريع هذه الإلكترونات عالية الطاقة المثارة بالصور ، والتي تقوم بعد ذلك بتفريغ الطاقة الإضافية التي اكتسبتها من خلال إشعاعها بأطوال موجية بصرية مختلفة ، وبالتالي تحويل الأطوال الموجية."
هوائي نانو من التيتانيوم والذهب (بني) على سطح بلورة InAs - الحلقات الحمراء عبارة عن بلازمونات سطحية ، والأشكال البيضاوية الزرقاء عبارة عن روابط سطحية متدلية ، والبقع والدوائر عبارة عن إلكترونات وثقوب
لهندسة هذه العملية ، قام فريق UCLA ببناء مجموعة هوائي نانوي على سطح InAs.
تثير الفوتونات الواردة ، 1550 نانومتر بالأشعة تحت الحمراء في نبضات البيكو ثانية في التجربة ، صفيف الهوائي لربط البلازمونات السطحية المثارة بالصور مع المنطقة السطحية حيث يتم تكبير المجال الكهربائي المدمج - يوصف بأنه "ضحل ولكن عملاق البناء- في المجال الكهربائي عبر سطح أشباه الموصلات "من قبل الباحثين.
تولد الفوتونات الممتصة غازًا إلكترونيًا تحت ملامسات الهوائي ، يتردد صداها عند ترددات النبض من خلط ترددات نبضات دخل مختلفة. إلى جانب الهوائيات بواسطة المجال الكهربائي المدمج ، تتزاوج طاقة الرنين في الهوائيات وتشع بعيدًا ، في هذه الحالة على شكل حبيبات ذات طيف يمتد حتى 4THz - أطوال موجية من 100 ميكرومتر إلى 1 مم.
لجعل هذا الأمر فعالاً ، يتم اختيار هندسة الهوائي وهيكل أشباه الموصلات لزيادة التداخل المكاني بين المجال الكهربائي المدمج وملامح امتصاص الصورة
قال المهندس الباحث دنيز توران: "من خلال هذا الإطار الجديد ، يتم تحويل الطول الموجي بسهولة وبدون أي مصدر إضافي للطاقة حيث يعبر الضوء القادم المجال".
في عرض توضيحي للتطبيق ، تم ربط نموذج أولي من الكريستال عبر وجه الألياف الضوئية المشقوقة ، بدون تدخل بصريات دقيقة ، لإنشاء مصدر لمحلل THz يشبه المنظار الداخلي.
"بدون تحويل الطول الموجي هذا ، كان سيتطلب 100 ضعف مستوى الطاقة الضوئية لتحقيق نفس موجات تيراهيرتز ، والتي لا تستطيع الألياف الضوئية الرقيقة المستخدمة في مسبار التنظير الداخلي دعمها ،" وفقًا لجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس.
هذه التقنية قابلة للتطبيق أيضًا على التحويلات الأخرى ، والتي تمتد من الموجات الدقيقة إلى أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، وفقًا للباحثين.
أعلاه هو التبسيط. تمت تغطية العمل بعمق في ورقة Nature Communications بعنوان "تحويل الطول الموجي من خلال حالات السطح المقترنة بالبلازمون" - يمكن مشاهدته بالكامل دون دفع رسوم.