Esta actuación se enmarca en el PLAN TCUE 2024-2027 financiado por la Junta de Castilla y León
TITULO DEL PROYECTO: Desarrollo de un módulo doblador de frecuencia basado en grafeno para aplicaciones en la industria láser Autor: Alex Martínez Carbajo Tutores Académicos: Juan Antonio Delgado Notario, Ignacio López Quintás
CURSO 2025-2026
1. Descripción General del Proyecto El objetivo central de este proyecto es la creación de un módulo doblador de frecuencia óptico ultracompacto en escala de chip, diseñado para sustituir los voluminosos cristales no lineales tradicionales en sistemas fotónicos y subsistemas láser comerciales. El producto resuelve una limitación física fundamental: el grafeno es un material centrosimétrico que carece naturalmente de la posibilidad de generar segundo armónico (SHG). Mediante un proceso industrialmente escalable de funcionalización asimétrica con plasma de oxígeno (irradiando exclusivamente la cara superior del
chip), se induce un campo eléctrico permanente fuera del plano y un desequilibrio de carga. Esta ingeniería de simetría activa la conversión de frecuencia dipolar, permitiendo duplicar la energía de pulsos de luz en la escala nanométrica (por ejemplo, transformar luz infrarroja de 800 nm en luz azul/ultravioleta de 400 nm).
2. Objetivos
Desarrollar y validar experimentalmente un prototipo funcional de módulo doblador de frecuencia ultracompacto basado en grafeno funcionalizado con plasma. Objetivos Específicos
Fabricación: Preparar chips de grafeno mono- y multicapa sobre sustratos de SiO2/Si. Funcionalización: Romper la centrosimetría mediante plasma de O2, optimizando potencia, flujo, presión y tiempo de exposición. Validación Óptica: Medir y mapear la emisión de segundo armónico mediante microscopía no lineal (SH-NLM). Correlación: Relacionar la respuesta no lineal con la calidad del material analizada por espectroscopía Raman.
3. Resultados obtenidos (aplicabilidad) La investigación ha concluido con éxito, demostrando experimentalmente la activación efectiva de la Generación de Segundo Armónico (SHG) en grafeno mediante la multicapa mediante la ruptura de su centrosimetría con plasma de oxígeno. Este hito valida la posibilidad de la fabricación del prototipo de generación de segundo armónico. Figura: Chips dobladores de frecuencia basados en grafeno