单体锂 niobate 光子芯片用于高效 terahertz 调制与 terahertz 生成
光学
2024-07-01 v1 应用物理
摘要
太赫兹 (THz) 频率范围填补了微波与红外频率之间的空隙，为高级成像、传感、通信和光谱学应用提供了前所未有的机会。太赫兹光子学作为类微波光子学的解决方案，正在为解决 THz 技术中的关键挑战提供可行方案，尤其是 THz 调制和光学生成 THz 波。尽管其巨大的潜力，但在有效将 THz 信号与光学领域接口方面仍面临关键技术挑战，尤其是 THz 调制和光学生成 THz 波。本文采用设计用于支持 THz 与光波高效双向相互作用的单体集成光子芯片来应对这些挑战。利用薄膜锂 niobate 在石英平台上的显著二阶光学非线性和强光场与 THz 场约束，芯片支持高效 THz 调制和最高可达 500 GHz 的连续 THz 波生成。THz 调制器在 500 GHz 处的射频 (RF) 半波电压为 8V，较以往工作降低了超过一个数量级的调制功耗。测得的 500 GHz 处的连续波 THz 生成效率为 4.8×10⁻⁶ /W，也是基于锂 niobate 的十倍提升。我们进一步利用光学 THz 生成过程的相干性和成熟的光学调制技术，实现了最高可达 35 GHz 的高速电-THz 调制。该芯片级 THz 光子平台为更紧凑、更高效、更具成本效益的 THz 系统铺路，潜在应用包括 THz 通信、遥感和光谱学。
引用
@article{arxiv.2406.19620,
title = {Monolithic lithium niobate photonic chip for efficient terahertz-optic modulation and terahertz generation},
author = {Yiwen Zhang and Jingwei Yang and Zhaoxi Chen and Hanke Feng and Sha Zhu and Kam-Man Shum and Chi Hou Chan and Cheng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.19620},
year = {2024}
}