悬浮硅纳米光子波导的红外频率梳和光谱

在低脉冲能量下，具有亚波长模式限制和设计色散的纳米光子波导是可实现针对性应用的非线性光学相互作用的绝佳平台。本文制备了全空气包覆的悬浮硅波导，并用其产生红外频率梳，使其光带宽仅受硅透明度的限制。对波导色散的精确光刻控制可以在2.0-8.8μm（1130-5000 cm^-1）的带宽范围内生成定制的红外频率梳，且最宽的同时带宽为2.0-7.7μm。新型叉形耦合器可提供有效的输入耦合，损耗仅为1.5 dB。在双频梳状结构中突出显示了产生的光的相干性，亮度和稳定性，其中在4.9–8.8μm（1130–2050 cm^-1）的波长范围内，在三个不同的波导宽度下以30 dB的消光比和100 MHz的间距分辨出单个梳状线。这些光源用于梳状线分辨率为100 MHz的宽带气相和液相双梳光谱。另外，本文在包含112,200条梳齿线的6.3–8.2μm（1220–1590 cm^-1）的同步带宽上实现了10 Hz^-1/2的峰值频谱信噪比。这些结果为进一步集成开发的高重复频率梳激光器提供了一条途径，高重复频率梳激光器适用于基于芯片的化学分析和光谱学的紧凑型传感器。

验制成的悬挂式Si波导。 （a）悬浮Si芯片；（b）悬浮波导截面扫描电子显微镜（SEM）图像；（c），（d）输入； （e），（f）输出叉形耦合器。