集成纳米线与环形谐振腔的氧化石墨烯二维薄膜用于增强非线性光学
光学
2022-04-08 v1 应用物理
摘要
我们通过实验演示，通过引入层状二维（2D）氧化石墨烯（GO）薄膜，在纳米线、波导和环形谐振腔中实现了增强的非线性光学。GO薄膜被集成在绝缘体上硅纳米线（SOI）、高折射率掺杂石英玻璃和氮化硅（SiN）波导及微环谐振腔（MRR）上，以展示包括克尔非线性和四波混频（FWM）在内的增强光学非线性。通过使用具有光刻和剥离工艺的大面积、无转移、逐层GO涂覆方法，我们将GO薄膜集成在这些互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容器件上。对于SOI纳米线，观察到GO涂覆SOI纳米线中由自相位调制（SPM）引起的光脉冲显著谱展宽，对于包含10层GO的图案化薄膜器件实现了4.34的高谱展宽因子。还实现了硅纳米线非线性优值（FOM）提升20倍，使FOM > 5。对于Hydex和SiN波导，实现了GO涂覆波导中增强的FWM，相对于未涂覆波导转换效率（CE）分别提升高达6.9 dB和9.1 dB。对于MRR，由于谐振增强效应，FWM CE提升高达约10.3 dB。这些结果揭示了GO薄膜改善纳米线、波导和环形谐振腔非线性光学的强大潜力。
引用
@article{arxiv.2204.03184,
title = {Graphene oxide 2D films integrated with nanowires and ring resonators for enhanced nonlinear optics},
author = {David J. Moss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.03184},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 7 figures, 112 references. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2106.10779; text overlap with arXiv:2004.08043, arXiv:2006.14944