Forskerhold udvikler ultrabredbånds-kantkobler til højeffektiv anden harmonisk generation

Tyndfilmslithiumniobat (TFLN) er for nylig dukket op som en alsidig nanofotonisk platform. Med fordelene ved høj optisk indeslutning, forbedret lys-stof-interaktion og fleksibel spredningskontrol udkonkurrerer TFLN-baserede periodisk polede lithium niobite (PPLN) enheder deres ældre modstykker i både ikke-lineær optisk effektivitet og enhedsfodaftryk.

En stor udfordring ved TFLN-baserede PPLN-enheder er, hvordan man opnår effektiv og bredbåndskobling uden for chip. På grund af manglen på en effektiv bredbåndskoblingsordning er den overordnede og on-chip second-harmonic generation (SGH) normaliserede effektiviteter (fiber-til-fiber) for lave til mange praktiske anvendelser af TFLN-baserede PPLN-enheder. Til dato er det muligt at opnå høj koblingseffektivitet ved C-båndet, men en effektiv kantkobler, der kan dække både nær-infrarøde (~1550 nm) og nær-synlige (~775 nm) bølgelængder er ikke blevet udviklet indtil nu .

Som rapporteret i Advanced Photonics Nexus , har forskere fra Sun Yat-sen University og Nanjing University designet og fremstillet en ultrabredbånds- og effektiv TFLN-kantkobling. De fandt ud af, at den konventionelle to-lags-kobler ikke fungerer godt i 775-nm-båndet på grund af brydningsindeksmisforholdet mellem beklædningsbølgelederen og pletstørrelseskonverteren (SSC) strukturen.

For at løse dette problem har de designet en effektiv kobler, der arbejder ved både 1550 nm og 775 nm. Den består af en suspenderet SiO₂ bølgeleder med støttearme og en trelags SSC, inklusive top-, mellem- og bundlags tilspidsninger. Lyset fra linsefiber kobles ind i SiO₂ bølgeleder, og derefter overført til TFLN-rib-bølgelederne gennem SSC. Tri-lags SSC løser koblingsproblemet med den konventionelle to-lags koblingsstruktur ved korte bølgelængder. Det målte koblingstab er 1 dB/facet ved 1550 nm og 3 dB/facet ved 775 nm.

Arbejdet demonstrerer også fordelene ved den designede kobling i ikke-lineære applikationer. De opnår en rekordhøj samlet SGH-normaliseret effektivitet med et fiber-til-chip-koblingsskema og en høj tilsvarende on-chip anden harmonisk effektivitet. Sammenlignet med de avancerede enheder er den samlede normaliserede effektivitet angiveligt højere med to til tre størrelsesordener.

Seniorforfatter Xinlun Cai, professor ved Sun Yat-sen University's School of Electronics and Information Technology, bemærker:"Øget fiber-til-fiber SHG-effektivitet er et kritisk aspekt af næsten alle fotonik-demonstrationer. Det er af særlig betydning for ikke-lineære og kvantefotoniske chips, som ofte udråbes som passende til brug i næste generations fotoniske systemer, men lider af meget høje koblingstab." Holdet forventer, at deres arbejde vil udvide praktiske anvendelser af TFLN-baserede PPLN-enheder. + Udforsk yderligere

Meget effektiv akusto-optisk modulering ved hjælp af ikke-suspenderede tyndfilmslithiumniobat-chalcogenid-hybridbølgeledere