集成氧化石墨烯薄膜的 SiN 纳米线中增强的四波混频与三阶光学非线性
光学
2020-06-29 v1 应用物理
摘要
将层状二维氧化石墨烯（GO）薄膜与氮化硅（SiN）波导集成，通过实验利用四波混频（FWM）展示了增强的克尔非线性。由于 SiN 波导与高非线性 GO 薄膜之间的强光与物质相互作用，混合波导的 FWM 性能得到显著改善。基于无转移、逐层 GO 涂覆方法以及标准光刻与剥离工艺，制备了均匀涂覆和图案化 GO 薄膜的 SiN 波导，实现了对薄膜厚度、位置和涂覆长度的精确控制。对制备的具有不同 GO 层数和不同泵浦功率的器件进行了详细的 FWM 测量。通过优化非线性和损耗之间的权衡，我们获得均匀涂覆一层 GO 的器件 FWM 转换效率显著提升 7.3 dB，图案化五层 GO 的器件提升 9.1 dB。我们还获得了图案化器件 FWM 带宽的显著增加。详细分析了图案长度与位置对 FWM 性能的影响。基于 FWM 测量，还提取了 GO 三阶非线性对层数和泵浦功率的依赖性，揭示了关于二维层状 GO 薄膜有趣的物理见解。最后，我们使混合波导的有效非线性参数增强了超过 100 倍。这些结果验证了通过引入二维层状 GO 薄膜可实现 SiN 波导增强的非线性光学性能。
引用
@article{arxiv.2006.14944,
title = {Enhanced four-wave-mixing and 3rd order optical nonlinearity in SiN nanowires integrated with graphene oxide films},
author = {Yang Qu and Jiayang Wu and Yunyi Yang and Yuning Zhang and Yao Liang and Houssein El Dirani and Romain Crochemore and Pierre Demongodinc and Corrado Sciancalepore and Christian Grillet and Christelle Monat and Baohua Jia and David J. Moss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.14944},
year = {2020}
}
备注
27 pages, 9 figures, 69 references. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2002.04158