כאשר קריסטל הוא א סמיקונדקטור - InAs מסוממים ב-p במקרה זה - 'מצבי השטח' שנוצרו על ידי הקשרים שנותרו שהם בלתי נמנעים על פני השטח של סריג גביש יכולים ליצור שדות חשמליים בשיפוע גבוה כשהם מקיימים אינטראקציה עם סמיקונדקטור. בתורו, פוטונים מקריים יכולים לקיים אינטראקציה עם השדה הזה.
"אור נכנס יכול לפגוע באלקטרונים שבסריג המוליכים למחצה ולהעביר אותם למצב אנרגיה גבוה יותר, ובשלב זה הם חופשיים לקפוץ בתוך הסריג", לפי UCLA. "השדה החשמלי שנוצר על פני המוליך למחצה מאיץ עוד יותר את האלקטרונים הנלהבים באנרגיה גבוהה אלה, אשר לאחר מכן פורקים את האנרגיה הנוספת שהם צברו על ידי קרינתה באורכי גל אופטיים שונים, ובכך ממירים את אורכי הגל."
אנטנת ננו-זהב טיטניום (חום) על פני גביש InAs-לולאות אדומות הן פלסמונים על פני השטח, אליפסים כחולים הם קשרי משטח משתלשלים, כתמים ומעגלים הם אלקטרונים וחורים
כדי להנדס תהליך זה, צוות UCLA בנה מערך ננו-אנטנות על פני השטח של ה- InAs.
פוטונים נכנסים, אינפרא אדום בנפח 1550 ננומטר בפולסים של פיקו-שניות בניסוי, מרגשים את מערך האנטנות כדי לשלב פלזמוני שטח נרגשים בצילום לאזור פני השטח שבו השדה החשמלי המובנה מקסום-הוא מתואר כ"מורד אך ענק בנוי- בשדה חשמלי על פני מוליכים למחצה "על ידי החוקרים.
הפוטונים הנספגים מייצרים גז אלקטרונים מתחת למגעי האנטנה, המהדהד בתדרי פעימות מתערובת של תדרי דופק קלט שונים. יחד עם האנטנות על ידי השדה החשמלי המובנה, האנרגיה המהדהדת משתלבת לתוך האנטנות והיא הקרינה משם, במקרה זה כפולות עם ספקטרום המשתרע עד 4 THz-אורכי גל מ -100 מיקרומטר עד 1 מ"מ.
כדי להפוך את זה ליעיל, נבחרים גיאומטריית האנטנה ומבנה המוליכים למחצה כדי למקסם את החפיפה המרחבית בין השדה החשמלי המובנה לבין פרופילי קליטת התמונות.
"באמצעות מסגרת חדשה זו, המרת אורך הגל מתרחשת בקלות וללא כל תוספת אנרגיה נוספת כשהאור הנכנס חוצה את השדה", אמר מהנדס המחקר דניז טוראן.
בהדגמת יישום, גביש אב טיפוס נקשר על פניו של סיב אופטי שנבקע, ללא אופטיקה מדויקת, כדי ליצור את המקור למנתח THz דמוי אנדוסקופ.
"ללא ההמרה באורך הגל הזה, זה היה דורש פי 100 מרמת ההספק האופטי כדי להשיג את אותם גלי טרהרץ, שהסיבים האופטיים הדקים בהם השתמשו בבדיקת האנדוסקופיה אינם יכולים לתמוך", לפי UCLA.
הטכניקה ישימה גם להמרות אחרות, המשתרעות על מיקרוגל לאורך אורכי גל אינפרא אדום רחוק, על פי החוקרים.
למעלה יש פשט. העבודה מכוסה לעומק בעיתון Nature Communications 'המרת אורך גל באמצעות מצבי משטח מצמידים פלסמון'-ניתן לצפייה במלואה ללא תשלום.