基于线性和非线性 regimes 中的非局域锂氮化物光子晶体的高效GHz电光调制
光学
2024-12-05 v1 应用物理
摘要
电光调制广泛应用于光信号处理和激光技术。目前，高效实现方式主要集中在集成光子系统和 Bulk 光学器件中。然而，利用Pockels效应实现的调制器在平面光学中尚未达到与Bulk和集成平台在效率和速度方面的水平。我们通过制造基于锂氮化物(LiNbO3)的绝缘体光子晶体，利用高达8e3的品质因数共挑点，实现对线性和非线性光学特性的快速电调制。LiNbO3因其高非线性介电常数和宽广红外至可见光谱的透光窗口而著名，用于实现非对称的一维纳米线阵列，显示出线宽小于0.2 nm的共振。通过施加兼容CMOS的电偏置，该光子晶体对反射率实现约0.1的相对调制，调制效率(即每伏特的相对调制)在约1 GHz的带宽内超过0.01 V^-1。我们还证明了连续波激光激励下的第二谐波强度调制超过一个数量级，调制效率约为0.12 V^-1。这种双重调制能力源于光学共振与电场操控之间的相互作用，对于高速光子学、非线性光学和可重构通信系统具有重要潜力。我们的发现凸显了LiNbO3基光子晶体在集成到下一代需要快速、高效电光控制光的光技术中的变革性潜力。
引用
@article{arxiv.2412.03422,
title = {Efficient GHz electro-optical modulation with a nonlocal lithium niobate metasurface in the linear and nonlinear regime},
author = {Agostino Di Francescantonio and Alessandra Sabatti and Helena Weigand and Elise Bailly and Maria Antonietta Vincenti and Luca Carletti and Jost Kellner and Attilio Zilli and Marco Finazzi and Michele Celebrano and Rachel Grange},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.03422},
year = {2024}
}