高质量锂硅微腔中实现高效横向多波相互作用：达到六波混合
光学
2025-02-12 v2
摘要
高阶非线性光学过程超越四波混合是发展光子技术的基本工具，但其实际实现仍具有挑战性，由于严格的相位匹配要求以及本征较弱的高阶非线性介数——即便在最先进的高品质微腔中亦如此。在本文中，我们在一个集成锂硅微腔中 demonstrate 了在单一连续波（CW）电信带激光泵下实现横向非线性过程至六波混合的突破性成果。我们的方法利用通过单向斯特拉文拉斯（SRS）过程在微腔中产生的自组织亚波长光致空洞 grating（SPGs），无需使用两个外部反向激光。以1546 nm 为泵浦波，双向SRS在1713 nm 产生两个反向传播光波，这些光波自发形成SPGs。这些SPGs 通过提供额外的动量匹配，使横向非线性过程在500 nm 光谱范围内实现宽带相位匹配，同时保持超高品质因子。此外，级联SRS过程同时被激活，用于生成后续非线性相互作用的光信号。这种新方法实现了我们所知的第一例仅用单个CW泵浦实现相位匹配横向求和频率发生（SFG）的演示，实现转换效率达纪录水平（590%/W）。进一步地，使用单个CW泵浦实现了从四波混合到六波混合的横向多波混合过程，具有高转换效率，这是该领域的重大进展。
引用
@article{arxiv.2407.00421,
title = {Efficient transverse multi-wave interactions up to six-wave mixing in a high-Q lithium niobate microresonator},
author = {Chuntao Li and Ni Yao and Huakang Yu and Jintian Lin and Renhong Gao and Jiale Deng and Jianglin Guan and Lingling Qiao and Ya Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.00421},
year = {2025}
}
备注
17 pages and 4 figures