片上超低功率二阶非线性光学系统

      硅光子学的显著进步和影响促进了通信、传感、量子和经典信息处理等领域复杂高性能光学系统的发展。除了线性无源、调制器和探测器之外，许多应用将显著受益于多功能非线性。由中心对称硅或非晶氮化硅制成的集成光子电路在色散工程波导和谐振腔中限制光以增强三阶光学非线性，并已成功地用于演示光频率梳状、波长转换和压缩光产生。通过引入二阶非线性，进一步提高这些器件的效率和可定制性，以更低的功耗实现更强的相互作用，并减少出现的竞争性非线性过程的数量。二阶非线性可以通过打破晶体的对称性或非中心对称材料的非均匀积分来引入。或者，光子电路可以由χ(2)非线性材料，如氮化铝或铌酸锂(LN)构建。LN可以周期性极化以补偿色散引起的相位失配，并支持高Q光学共振、大电光系数和克尔非线性。

       近日，斯坦福大学的 Amir H. Safavi-Naeini教授课题组演示了在一个集成的薄膜铌酸锂光子电路中使用几十微瓦的有效倍频和参数振荡。作者实现了参数振荡器在室温下的简并和非简并工作，并通过改变数百兆赫兹的泵浦频率在太赫兹内调整其发射。最后，作者观察到导致参数振荡的级联二阶过程。这些谐振二阶非线性电路将成为新兴的非线性和量子光子平台的重要组成部分。相关工作发表在《NATURE COMMUNICATIONS》上。（郑江坡）

       文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-31134-5