非线性光子生成来自次波长低声画廊模式共振器的非线性光子
Bo Chen1, Sizuo Wu1, Yuhao Ren1
1State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China.
Nano letters
|June 7, 2024
概括
研究人员开发了一种新型的自悬浮微共振器,可以显著增强光物相互作用. 这一突破提高了质量因素,减少了模式体积,使集成光子学能够高效地产生非线性光子.
科学领域:
- 光子学和光学工程 光子学和光学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 量子信息科学 量子信息科学
背景情况:
- 低语画廊模式 (WGM) 微振器提供强烈的光定位和长光子寿命,对于增强的光物质相互作用和芯片内光学功能至关重要.
- 高质量的 (Q) 因素和小模式体积 (V) 是有效的非线性光子生成的关键,但曲损失限制了亚波长WGM微振器的Q因子改进.
研究的目的:
- 通过增强Q因子和降低模式体积,克服微波长WGM微振器的限制.
- 为了展示一种新的集成自悬挂WGM微共振器设计,以改善光物质相互作用.
- 实验验证非线性光子生成的增强性能.
主要方法:
- 设计和制造了一种集成的自悬挂WGM微共振器,使用在绝缘体平台,结合外部环和桥梁与微盘.
- 利用数值模拟来预测设计的微共振器的模式体积.
- 通过测量第三和生成 (THG) 和第二和生成 (SHG) 来实验研究性能提升.
主要成果:
- 与传统设计相比,Q因子大约提高了一百倍.
- 根据模拟预测,获得了2.67{\displaystyle \scriptstyle \scriptstyle\scriptstyle\scriptstyle\scriptstyle}/λnSi) 3的超小模式体积.
- 显著提高THG和SHG效率,证实了低波长WGM共振器的性能提升.
结论:
- 集成的自悬挂WGM微共振器设计有效地增强了小尺寸设备中的光物质相互作用.
- 这一进步预计将大大促进高效的集成非线性和量子光子学的发展.
- 展示的共振器为新的芯片内光学功能提供了一个有前途的平台.
