芯片级自发准相位匹配微跑道谐振腔
光学
2022-07-15 v3
摘要
由于其产生非经典光的能力，高效二阶非线性参量过程在量子光子技术中扮演重要角色，而这些过程的芯片级实现被视为构建集成量子光子电路高效光源的关键。为实现超高非线性转换效率，传统方法使用准相位匹配（QPM）技术。然而，QPM 需要电场极化，这与 CMOS 制造工艺不兼容，阻碍了集成光子电路的大规模晶圆生产。在本文中，我们展示了在微跑道谐振腔中高效的自发准相位匹配（SQPM）频率转换。我们的方法不涉及极化，而是利用铁电晶体的各向异性，使 TE 偏振光在专门设计的跑道谐振腔中循环时自发满足相位匹配条件。观察到 SQPM 二次谐波生成，其归一化腔内转换效率为 0.85%/W，对应于第 111 阶 QPM。理论上，通过一阶 QPM 可达到 186,000%/W。在此情况下，如此高的腔内转换效率可通过优化的外耦合在实际中实现。我们可配置的 SQPM 方法将有益于采用 CMOS 兼容制造工艺的芯片级集成光子学中的非线性频率转换应用，并适用于其他片上非线性过程，如量子频率转换或频率梳生成。
引用
@article{arxiv.2106.13464,
title = {Chip-scale Spontaneous Quasi-Phase-Matched Micro-Racetrack Resonator},
author = {Tingge Yuan and Yi'an Liu and Xiongshuo Yan and Haowei Jiang and Hao Li and Rui Ge and Yuping Chen and Xianfeng Chen and Qiang Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.13464},
year = {2022}
}