纳米光子周期性极化铌酸锂波导中的超宽带非线性光学

在具有二次非线性的波导中，准相位匹配的相互作用能够实现高效的非线性频率转换。近日，来自斯坦福大学的研究人员们展示了第一代将纳米光子波导中的色散与周期性极化铌酸锂(PPLN)中的准相位匹配非线性相互作用相结合的器件。这种组合使得飞秒脉冲的准静态相互作用成为可能，从皮焦耳到飞焦耳的脉冲能量需求比传统设备降低了几个数量级。研究人员们实验证明了与二次谐波产生(SHG)相关的两个效应。首先，他们观察到脉冲能量<100fJ的有效准相位匹配SHG。其次，在强相位失配的限制下观察到两种谐波的谱展宽，且只有2个皮焦耳的脉冲能量。这些结果为一类新的非线性器件奠定了基础，其中弥散与准相位匹配的协同工程使非线性光学在飞焦耳级成为可能。

图 (a)极化过程的原理图 (b)波导采用Ar+辅助干蚀刻技术进行图形化，从而产生光滑的侧壁。(c)样品是用激光切块制备，产生光学质量的端面。