硅上悬浮 AlGaAs 实现中红外多功能集成光子学

中波与长波红外光子学的微尺度集成可促成可部署、稳健的化学传感器以及高效红外频率转换器的开发。然而，此类技术由材料平台的选择所决定，其立即决定了可用光学非线性的强度与类型、光学透明窗口、模式限制以及物理稳健性。本工作中，我们展示了一个新平台——集成于硅上的悬浮 AlGaAs 波导，在所有这些指标上均提供优异性能。我们展示了在近两个倍频程（1.26 至 4.6 $\mu$m）内的低传播损耗，在 $\lambda = 2.4$ $\mu$m 处 exemplary 性能为 0.45 dB/cm。我们利用该平台的高非线性演示了 1560 nm 泵浦的二次谐波生成以及跨倍频程超连续谱，其延伸至 2.3 $\mu$m，泵浦脉冲能量为 3.4 pJ。采用中红外泵浦，我们生成了从 2.3 延伸至 6.5 $\mu$m 的超连续谱。最后，我们通过中红外无源器件如低损耗 10 $\mu$m 半径弯曲、效率为 96 $\pm$ 1% 的紧凑功率分配器以及损耗为 3.0 $\pm$ 0.1 dB 的边缘耦合器展示了该平台的多功能性。该平台在中红外多功能集成光子系统中具有强大潜力。