|作者:郑远林 陈险峰†
(上海交通大学物理与天文学院)
本文选自《物理》2024年第1期
摘要 光芯片的强大信息处理能力令人期待,而集成光子学是光芯片的基础。铌酸锂号称“光学硅”,是一种综合性能优异的多功能晶体材料。新兴的薄膜铌酸锂解决了传统铌酸锂基光学集成的重大难题,为现有集成光子学器件发展提供了新的爆发点,也为非线性光学的研究和应用提供了良好的平台,有望实现高效的片上全光信息处理。文章将介绍薄膜铌酸锂平台上非线性光学相关的最新重要突破和进展,并简述集成非线性光学如何助推未来光子学革命。
关键词 薄膜铌酸锂,微纳光子学,非线性光学,光波导
图5 薄膜铌酸锂纳米波导实现高效二次谐波产生 (a)x切薄膜铌酸锂周期极化示意图以及制备的周期性极化纳米波导显微图[35];(b)周期性极化铌酸锂纳米波导中二次谐波转化效率随输入泵浦光功率的变化关系;(c)双层铌酸锂薄膜脊波导结构以及波导模式分布示意图[36],其中箭头表示畴自发极化方向,FH表示基频光,SH表示倍频光;(d)二次谐波转化效率随波长的变化关系
图8 周期性极化薄膜铌酸锂微环腔实现高效腔增强的二次谐波产生[41] (a)薄膜铌酸锂芯片实物图;(b)实验装置示意图;(c)倍频光功率以及归一化效率随输入基频光功率的变化关系
图10 高品质薄膜铌酸锂微腔实现高亮度下转换单光子对产生[44] (a)薄膜铌酸锂微环腔产生自发参量下转换过程示意图,其中内嵌图是样品的扫描电子显微图及局部放大图;(b)光子对产率(PGR)随片上泵浦光功率线性增加;(c)符合计数与随机符合计数比(CAR)随片上泵浦光功率增加而减小
图11 基于铌酸锂薄膜微米波导的高效非线性器件 (a)铌酸锂薄膜微米波导器件图及其扫描电子显微图;(b)光子对产率随泵浦光功率线性增加;(c)符合计数与随机符合计数比随泵浦光功率逐渐减小[33]
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