色散工程化纳米光子铌酸锂波导中的强光学参量放大

集成光子学中的强放大是计算、通信、传感和量子信息处理中最受期待的光学功能之一。半导体增益与三次非线性效应，如四波混频以及受激拉曼和布里渊散射，一直是片上最受研究的放大机制。相比之下，具有强二次非线性的材料平台在增益和带宽方面具有诸多优势，其中纳米光子铌酸锂是最有前途的候选者之一。在此，我们在纳米光子铌酸锂波导中结合准相位匹配与色散工程，实现了强光学参量放大。我们在长 2.5 mm 的波导中测得大于 45 dB/cm 的宽带相位敏感片上放大。我们进一步在长 6 mm 的波导中通过将真空涨落放大至宏观水平，确认了简并与非简并 regime 下的高增益运作，在 2 $\mu$m 附近 600 nm 带宽上片上增益超过 100 dB/cm。我们的结果为片上少周期非线性光学、中红外光子学和量子光子学开启了新的可能。