基于多模光学微腔中级联二阶与三阶非线性过程的二次谐波产生增强

光学微腔常用于实现增强的非线性光学相互作用，以高效产生二次谐波。随着泵浦功率增加，非线性频率转换的效率可进一步提高，但同时一些其他不需要的非线性效应也会出现，导致复杂的动力学或不稳定性。在此，我们研究级联二阶与三阶非线性过程之间的相互作用，并探讨它们对微腔中二次谐波产生的影响。研究发现，当多模腔在基频光学模式被强泵浦时，会出现非简并光学参量振荡（OPO），且 $\chi^{(3)}$ 过程的存在可显著改变 OPO 阈值。利用 OPO 与四波混频之间的干涉，甚至可以打破受 OPO 限制的二次谐波模式效率上限。微腔中非线性光学过程之间这种相干的相互作用有助于探索腔非线性光子学中的新物理。