钡钛酸镍波导中的吸收损耗与 Kerr 非线性

由于其异常大的 Pockels 系数，钡钛酸镍(BaTiO$_3$) 被认为是 various光子应用的理想材料，适用于室温和低温环境，包括 electro-optic 调制、频率 comb 生成和 microwave-optical transduction。这些应用依赖于 low optical loss 的 devices 以实现 high efficiency。Material absorption 设置了 optical loss 的下限，因此是 integrated photonic devices 中至关重要的性质。我们使用 cavity-enhanced photothermal spectroscopy 测量了 BaTiO$_3$ 脊波导在接近 1550~nm 波长处的吸收损耗，为 $\alpha_{\mathrm{abs}} = 10.9$~{\raisebox{0.5ex}{\tiny$^{+5.8}_{-0.4}$}} dB~m$^{-1}$，远低于由 scattering 等其他来源引起的传播损耗。我们同时确定 BaTiO$_3$ 具有大型 Kerr 非线性折射指数 $n_{\mathrm{2,BaTiO_3}}$ = 1.8 {\raisebox{0.5ex}{\tiny$^{+0.3}_{-0.3}$}} $\times$ 10$^{-18}$ m$^2$ W$^{-1}$。考虑到这些结果，利用 BaTiO$_3$ 的光子集成电路有望显著高于目前已演示的效率，尤其是对于利用 Pockels 和 Kerr 效应的 applications 来说。