NbOI₂集積シリコンナイトライドマイクロディスク共振器における第二高調波発生

科学分野:

• 材料科学
• フォトニクス
• ナノサイエンス

背景:

• 二次元（2D）二ハロゲン化酸化ニオブは、顕著な二次非線形光学特性を示す。
• これらの2D材料を光学マイクロキャビティに統合することは、高度なオンチップ非線形光学の鍵となる。

研究 の 目的:

• マイクロキャビティに集積された2D二ハロゲン化酸化ニオブにおける効率的な第二高調波発生を実証すること。
• オンチップ非線形光源のための材料と光子の共同設計戦略を開発すること。

主な方法:

• 二ヨウ化酸化ニオブ（NbOI₂）集積窒化ケイ素（Si₃N₄）マイクロディスク共振器の作製。
• 材料統合のためのファンデルワールス転写法を利用。
• 連続波レーザーポンピング下での第二高調波発生の特性評価。

主要な成果:

• サブミリワット連続波レーザーポンピングによる第二高調波発生を達成した。
• デバイス変換効率を約0.024%/Wと計算した。
• NbOI₂固有の非中心対称構造の利点を実証し、材料選択を簡素化した。

結論:

• オンチップ非線形光源のための実行可能な材料と光子の共同設計を確立した。
• 量子フォトニックチップおよびオンチップ計測の進歩の基盤を築いた。
• 集積フォトニクスにおける2D二ハロゲン化酸化ニオブの可能性を強調した。