标准薄膜锂niobate平台上的超宽带可调差频发生
光学
2024-12-24 v2
摘要
锂niobate (TFLN) 薄膜在绝缘体上的集成是非线性光子集成电路 (PIC) 的热门平台，因其强光 confined、较大的二阶非线性性以及通过周期加工实现的三波混合过程的灵活准相位匹配而备受关注。在感兴趣的三波混合过程中，差频发生 (DFG) 可从 readily 可得的近红外输入产生长波红外 (IR) 光。虽然宽带 DFG 在中红外频率范围内已有广泛研究，但在 telecom 窗口（近 C 带）和短波红外（近 2 微米）实现宽带 idler 生成更具挑战性，尤其是当使用标准 TFLN 厚度时，这种挑战性体现在对色散特性的严格要求上。本文我们考察了各种标准波导设计，以确定实现覆盖多个 telecom 频段的宽带 DFG 操作的有利条件。我们的仿真结果指出，具备 3-dB 转换效率带宽 (CE-BW) 可达 300 nm 的可行设计；我们的实验测得 idler 可生成范围为 1418 nm 至 1740 nm，受限于可用光源；这进一步确认了我们的设计方法。此外，温度调谐允许将 idler 进一步偏移至中红外，最高可达 1819 nm。我们还通过利用波导纵向变化以及加工的组合，实现了 idler 生成波长范围的延伸。最终，我们的数值仿真显示，在可用于 foundry 制造的波导横截面上，CE-BW 可延伸至 780 nm。我们的工作提供了一种方法，弥合制造横截面与设计横截面之间的偏差，为标准化宽带 DFG building blocks 铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2410.08790,
title = {Ultrabroadband tunable difference frequency generation in standardized thin-film lithium niobate platform},
author = {Yesim Koyaz and Christian Lafforgue and Homa Zarebidaki and Olivia Hefti and Davide Grassani and Hamed Sattari and Camille-Sophie Brès},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.08790},
year = {2024}
}