氮化硅中工程化的二阶非线性
光学
2022-10-19 v1 应用物理
摘要
氮化硅（Si3N4）中体二阶非线性（\c{hi}(2)）的缺失，使这一低损耗、CMOS 兼容的平台无法实现普克尔斯电光（EO）调制与高效二次谐波生成（SHG）等关键主动功能。我们展示了通过外施电场进行电极化以对齐 Si-N 键，从而在 Si3N4 中成功诱导 \c{hi}(2)。这种对齐打破了 Si3N4 的中心对称，并实现了体 \c{hi}(2)。样品被加热至 500{\deg}C 以上以促进极化。使用 Si3N4 微环调制器测量的极化与未极化 Si3N4 的 EO 响应对比显示，r33 EO 分量至少有 25 倍的增强。我们通过极化获得的最大 \c{hi}(2) 为 0.24pm/V。我们观察到极化后测得的 EO 响应速度从 3GHz 显著提高到 15GHz（3dB 带宽），这证实了极化诱导的 EO 响应的 \c{hi}(2) 性质。本工作为 Si3N4 平台上的高速主动功能铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2210.09374,
title = {Engineered second-order nonlinearity in silicon nitride},
author = {Yi Zhang and Juniyali Nauriyal and Meiting Song and Marissa Granados Baez and Xiaotong He and Timothy MacDonald and Jaime Cardenas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.09374},
year = {2022}
}
备注
9 pages, 4 figures. This work is accepted at Frontier in Optics + Laser Science (FiOLS) 2022 (FW7E.2)