铌酸锂微腔的非线性光学辐射

我们展示了集成铌酸锂微腔的非线性光学辐射，该现象在以往非线性光子器件的研究中被忽视。我们发现，在集成微腔平台上，片上受限光学模式与自由空间中连续模式之间的非线性耦合可被大幅增强，且相位匹配条件可切实放宽。利用红外泵浦激光，我们观测到可见波段二次谐波的垂直辐射，这表明了一种鲁棒的免相位匹配片上到自由空间频率转换器，同时也揭示了集成器件的一个额外能量耗散通道。这种自由空间光束与受限模式之间出人意料的相干非线性相互作用也通过差频产生得到了验证。此外，基于非线性辐射的免相位匹配特性，我们构建了集成原子气体传感器，利用单一通信波段激光表征Rb同位素。所揭示的非线性光学辐射机制对所有介电光子集成器件具有普适性，并提供了一种简单且鲁棒的片上到自由空间以及可见到通信波段的接口。