Icke-linjär optik är en nyckelteknik som möjliggör vårt moderna samhälle, såsom vid bildbehandling och höghastighetsdatakommunikation. Men de traditionella anordningarna lider av relativt små olinjära optiska koefficienter för konventionella optiska material. Ett tvärvetenskapligt team av forskare från Aalto-universitetet, Östra Finlands universitet, University of Arizona, Cambridge universitetet, University of Ottawa, Italienska tekniska högskolan, och National University of Singapore, upptäckte att monolager molybdendisulfid, ett unikt tvådimensionellt (2D) lagermaterial som liknar grafen, har en extremt stor olinjär optisk respons, som effektivt kan omvandla lågenergifotoner till koherenta högenergifotoner.

"Denna ovanliga egenskap kan användas för mycket miniatyriserade fotoniska enheter på chip, såsom högupplöst bildbehandling och effektiva applikationer för optisk dataväxling, säger professor Zhipei Sun från Aalto-universitetet, Finland.

Forskarna observerade också att de olinjära multifotonprocesserna i detta material är mycket känsliga för antalet lager och kristallorientering. Forskarna visade att dessa olinjära optiska processer också kunde utnyttjas för snabb och tillförlitlig karakterisering av liknande atomärt tunna material. Detta är av stort intresse inom forskning och industri.

"Vårt demonstrerade multifoton-tillvägagångssätt är några storleksordningar snabbare än de konventionella optiska mikroskopimetoderna. Detta visar tydligt dess potential för industriella material- och enhetskarakterisering av stora volymer och stora storlekar för nästa generations elektronik och fotonik, säger Prof. Harri Lipsanen från Aalto-universitetet.

Intressant, det internationella teamet fann också att de icke-linjära optiska processerna av hög ordning är starkare än de låga. Detta strider mot intuitionen, och är ganska överraskande, eftersom intensiteten av icke-linjära processer vanligtvis minskar med ordningen i läroboken. Prof. Nasser Peyghambarian, Finlands framstående professor från College of Optical Sciences vid University of Arizona, USA, höjdpunkter:

"En sådan unik olinjär optisk respons är inte bara intressant för fundamental fysik, men också mycket anmärkningsvärt för praktiska tillämpningar, Till exempel, mikroskopi, terapi, och dataväxling."