用于氧化石墨烯薄膜增强克尔非线性光学性能的硅波导设计
光学
2021-04-14 v1
摘要
基于实验测得的氧化石墨烯（GO）薄膜线性与非线性光学参数，对集成二维层状 GO 薄膜的硅纳米线波导的克尔非线性光学性能进行了理论研究与优化。硅纳米线与高非线性 GO 薄膜之间的强模式重叠使混合波导的克尔非线性显著增强。详细分析了波导几何结构与 GO 薄膜厚度对传播损耗、非线性参数以及非线性优值（FOM）的影响。结果表明，相对于裸硅纳米线，有效非线性参数与非线性 FOM 可分别提高至多 52 倍与 79 倍。以自相位调制（SPM）引起的光脉冲谱展宽作为基准评估非线性性能，考察增强克尔非线性和最小化损耗之间的权衡。通过优化器件参数以平衡二者，可实现 27.8 的高谱展宽因子，超过以往实验的 6 倍。最后，还讨论了脉冲啁啾、材料各向异性以及可饱和吸收与 SPM 之间相互作用的影响，并比较了经过 GO 包覆与石墨烯包覆硅波导后的谱展宽。这些结果为优化集成二维层状 GO 薄膜硅波导的克尔非线性光学性能提供了有益指导。
引用
@article{arxiv.2104.05836,
title = {Design of silicon waveguides for Kerr nonlinear optical performance with graphene oxide films},
author = {Yuning Zhang and Jiayang Wu and Yang Qu and Linnan Jia and Baohua Jia and David J. Moss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.05836},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 12 figures, 119 references