离散一维光子波导中的超快脉冲传递时域动力学

超快脉冲，特别是持续时间低于 100 飞秒的脉冲，对于实现光-物质相互作用的前所未有的精度和控制至关重要。然而，传统的芯片光子平台本身并非为实现超快时域操作而设计，这在实现关键参数（如高峰功率和高时间分辨率）方面构成了重大挑战。当脉冲通过介质色散集成波导时，这一挑战尤为突出，与典型应用不同，后者的色散通常近乎为零或线性。在解决这一挑战方面，我们提出了一种针对离散集成波导中超快脉冲传递的设计方法，具体聚焦于增强一维栅格波导 (1DGW) 的时域特性。该方法旨在确定实现最大峰值功率、增强时间分辨率和延长脉冲存储持续时间时的最佳结构参数。为验证这一方法，我们在硅绝缘体平台上设计并制造了两个专用的 1DGW。采用经训练的数字有限脉冲响应 (FIR) 模型，该模型同时包含传输和相位测量数据，从而实现对超快时域特性的获取，便于结果提取。我们的方法实现了峰值功率提高 2.78 倍，脉冲展宽降低 24%，从而在时间分辨率牺牲方面取得更小的损失。这些结果可能为在介质色散集成波导中实现高级光-物质相互作用铺平了道路。