科學家推進面向覆蓋綠光能隙相干應用的片上克爾光學參量振蕩研究
作者：小柯機器人 發布時間：2024/8/23 12:47:20
本期文章：《光：科學與應用》：Online/在線發表
近日，美國國家標準與技術研究院的Kartik Srinivasan&Xiyuan Lu及其研究團隊取得一項新進展。經過不懈努力，他們推進面向覆蓋綠光能隙相干應用的片上克爾光學參量振蕩研究。相關研究成果已于2024年8月21日在國際知名學術期刊《光：科學與應用》上發表。
本文中，研究人員通過實驗展示了如何利用克爾光參量振蕩器（Kerr OPO）在氮化硅微環諧振腔中，在接近780納米的泵浦波長下，穩健地實現整個綠色波段的光發射。該研究的微環諧振腔幾何結構針對綠光能隙發射進行了優化；特別是，研究人員引入了一種基于部分微環下切的色散工程技術，它不僅擴展了波長覆蓋范圍，還證明了對諧振腔尺寸變化的穩健性。
正如色散模擬所預測的那樣，僅使用四個器件，研究人員就生成了150多個均勻分布在綠光能隙的波長。此外，我們通過展示連續頻率調諧（>50吉赫茲）和窄光學線寬（<1兆赫茲），證明了克爾光參量振蕩器在相干應用中的實用性。這項研究工作是在將非線性納米光子學及其優勢引入可見光譜方面邁出的重要一步。
據悉，克爾微諧振腔中的光參量振蕩（OPO）可以有效地將近紅外激光轉移到可見光譜。然而，迄今為止，色散大多將輸出波長限制在大于560納米，尚未證明可以穩定地獲取整個綠光光譜。事實上，用傳統激光增益產生532納米至633納米之間的波長，即通常所說的“綠光能隙”，尤其具有挑戰性。因此，有必要擴展克爾光參量振蕩器的波長范圍，并開發可靠的器件設計。
附：英文原文
Title: Advancing on-chip Kerr optical parametric oscillation towards coherent applications covering the green gap
Author: Sun, Yi, Stone, Jordan, Lu, Xiyuan, Zhou, Feng, Song, Junyeob, Shi, Zhimin, Srinivasan, Kartik
Issue&Volume: 2024-08-21
Abstract: Optical parametric oscillation (OPO) in Kerr microresonators can efficiently transfer near-infrared laser light into the visible spectrum. To date, however, chromatic dispersion has mostly limited output wavelengths to >560nm, and robust access to the whole green light spectrum has not been demonstrated. In fact, wavelengths between 532nm and 633nm, commonly referred to as the “green gap”, are especially challenging to produce with conventional laser gain. Hence, there is motivation to extend the Kerr OPO wavelength range and develop reliable device designs. Here, we experimentally show how to robustly access the entire green gap with Kerr OPO in silicon nitride microrings pumped near 780nm. Our microring geometries are optimized for green-gap emission; in particular, we introduce a dispersion engineering technique, based on partially undercutting the microring, which not only expands wavelength access but also proves robust to variations in resonator dimensions. Using just four devices, we generate >150 wavelengths evenly distributed throughout the green gap, as predicted by our dispersion simulations. Moreover, we establish the usefulness of Kerr OPO to coherent applications by demonstrating continuous frequency tuning (>50GHz) and narrow optical linewidths (<1MHz). Our work represents an important step in the quest to bring nonlinear nanophotonics and its advantages to the visible spectrum.
DOI: 10.1038/s41377-024-01534-x
Source: https://www.nature.com/articles/s41377-024-01534-x
期刊信息
Light: Science & Applications：《光：科學與應用》，創刊于2012年。隸屬于施普林格·自然出版集團，最新IF：19.4
官方網址：https://www.nature.com/lsa/
投稿鏈接：https://mts-lsa.nature.com/cgi-bin/main.plex
