Quasi-phase-matched high harmonic generation in corrugated micrometer-scale waveguides
对亚微米周期波纹波导的高次谐波产生进行了数值研究。在波纹附近的等离子体激元场增强允许使用低泵浦强度。同时，周期性放置的波纹导致准相位匹配和相应的高谐波效率的增加。对波导结构进行了优化，并利用（1+1）维数值模型分析了所得的光谱。
2016-09-02 physics.optics
Direct experimental observation of periodic intensity modulation along straight hollow core optical waveguides
本文报道了激光脉冲在空芯波导中传播时的周期性强度调制的直接观测。沿着充气毛细管产生一系列等间距的等离子体火花。这种效应可以通过不同光纤模式的拍频来解释，这些模式是通过控制毛细管入口处焦斑的大小来激发的。与人工调制波导结构相比，我们提出的方法代表了一种更容易和更灵活的准相位匹配方案的非线性光学频率转换。
2006-09-09 physics.optics
Second-harmonic generation in single-mode integrated waveguides through mode-shape modulation
提出并实验证明了一种简单灵活的无需周期性极化的集成光子波导准相位匹配技术，称为模式形状调制（MSM）。它采用波导宽度的周期性变化来调制泵浦光的强度，有效地抑制了异相光的产生。这种技术被应用到的情况下，二次谐波产生的薄膜锂酸盐脊波导。MSM波导的制造和特征在于在近红外脉冲泵浦，显示在784 nm的信号波长的谐波产生。
2016-10-07 physics.optics
3D-PSTD for modelling second harmonic generation in periodically poled lithium niobate ridge-type waveguides
我们报告的三维伪谱时域算法的应用，该算法精确地解决了非线性麦克斯韦方程组，预测二次谐波产生的锂硼酸盐脊型波导具有高折射率对比度。的非线性过程的特性，如转换效率以及波导的多模特性的影响进行了研究，作为均匀和周期性极化介质中的波导几何形状的函数。
2015-09-23 physics.optics
Second harmonic generation in GaP photonic crystal waveguides
我们演示了磷化镓光子晶体波导中增强的二次谐波产生，测量的外部转换效率为5 $\times10^{-7}$ /W。我们的结果是有希望的频率转换的片上集成发射器具有宽光谱或大的非均匀加宽，以及频率转换的超短脉冲。
2011-05-31 physics.optics
Tunable plasma wave resonant detection of optical beating in high electron mobility transistor
报道了利用AlGaAs/InGaAs/InP高电子迁移率晶体管对两束1.55 m连续激光进行等离子体波拍频的可调谐太赫兹共振探测。我们表明，基本的等离子体谐振频率及其奇次谐波可以调谐与所施加的栅极电压在75-490 GHz的范围内。观察到的频率依赖于栅极偏置被发现是在很好的协议与理论等离子体波色散规律。
2006-10-11 physics.optics
Second Harmonic Generation in Deeply Sub-Wavelength Waveguides
本文从理论上研究了亚波长半导体波导和介质波导中的二次谐波。我们讨论了一种新的指导机制，其特征在于抑制衍射和抑制的截止极限的背景下的光捕获现象，在一般的相位和群速度之间的基本和产生的谐波不匹配的条件下设置。
2012-05-18 physics.optics
Phase-Matched Second Harmonic Generation in a flux grown KTiOPO4 crystal ridge optical waveguide
在平均横截面为38微米^[2]的15.8 mm长KTiOPO4微米脊形波导中进行了II型二次谐波产生。理论预测与实验进行了比较。强协议获得相位匹配波长和二次谐波强度。这项工作为集成参量光学开辟了广阔的前景。
2018-08-28 physics.optics
Second harmonic generation in nano-structured thin-film lithium niobate waveguides
集成薄膜锂酸盐平台最近成为下一代高效波长转换系统的一个有前途的候选者，该系统允许密集封装和大规模生产。在这里，我们证明了有效的，相位匹配的二次谐波产生光刻定义的薄膜锂酸盐波导与亚微米尺寸。从理论上提出了固定宽度波导中的模式相位匹配和周期槽波导中的准相位匹配，并进行了实验验证。我们的低损耗（~ 3.0 dB/cm）波导具有高达41% W-1cm-2的归一化转换效率。
2017-01-03 physics.optics
Efficient Type II Second Harmonic Generation in an Indium Gallium Phosphide on insulator wire waveguide aligned with a crystallographic axis
我们从理论和实验上研究了III-V族绝缘体线波导中的II类二次谐波产生。我们表明，传播方向起着至关重要的作用，并且可以利用纵向场分量进行稳健且高效的转换。我们预测，最大的理论转换是大于I型二次谐波产生类似的波导尺寸，并达到12%/W的实验转换效率，由传播损耗的限制。
2020-12-21 physics.optics
Improved second harmonic performance in periodically poled LNOI waveguides through engineering of lateral leakage
在这篇文章中，我们研究了横向泄漏的影响，线性和非线性光波导在绝缘体上的锂钛酸盐（LNOI）。研究了氮化硅（SiN）负载和直接图案化的锂离子电池的横截面。我们表明，横向泄漏可以发生的TE模式在LNOI脊波导（X切锂钛酸盐），由于材料的双折射。这项工作提供了指导方针，设计波导LNOI不遭受横向泄漏效应。通过应用这些设计考虑，我们避免了在LNOI中的非线性光波导的二次谐波波长处的横向泄漏效应，并且展示了~ 1160%W-1cm-2的峰值二次谐波产生转换效率。
2019-09-11 physics.optics
LiNbO3 ridge waveguides realized by precision dicing on silicon for high efficiency second harmonic generation
在硅基片上制备了非线性周期极化脊形LiNbO_3光波导。元件雕刻只使用精密切割机，而不需要研磨或抛光步骤。它们在电信波长下显示出有效的二次谐波产生，在15 mm长的器件中归一化转换率达到204%/W。指出了制造工艺对波导几何非均匀性的影响。元件特性的研究，特别是他们的鲁棒性和可调性与温度。
2016-03-16 physics.optics
Analysis of second harmonic generation in photonic-crystal-assisted waveguides
我们研究二次谐波产生的平面介质波导具有低折射率，聚合物芯层，由两个多层堆叠的边界。这种几何形状允许在纤芯区域内的基本波长处的光的特别强的限制，对于超过几厘米的距离，净传播损耗几乎为零，只要忽略材料和散射损耗。报道了波导的相位匹配配置，其中泵浦信号是波导的最低阶模式，并且所生成的二次谐波信号对应于波导的第三传播模式。使用chi（2）=100 pm/V的聚合物波导芯，我们预测在2 mm的传播距离之后，使用波导芯内1.35 GW/cm^2的峰值泵浦强度，转换效率约为90%。如果波导芯包含具有不同玻璃化转变温度的聚合物层，则可以独立地极化这些层以使重叠积分最大化，并且可以在大约500微米的距离上实现类似的泵浦损耗。
2006-07-30 physics.optics
High-harmonic generation in periodically poled waveguides
由周期性极化材料制成的光波导提供了对光的高度限制，并能够通过准相位匹配产生新的波长，使其成为非线性光学和光子学的关键平台。然而，此类设备通常不用于高次谐波产生。在这里，使用200 fs，10 nJ级脉冲的4100 nm的光在1 MHz，我们产生高次谐波高达13次谐波（315 nm）的啁啾，周期性极化的锂离子（PPLN）波导。到可见光-紫外光区域的总转换效率高达10%。我们发现，输出光谱依赖于波导极化周期，表明准相位匹配起着重要的作用。在未来，这种周期性极化的波导可以实现高重复率的超短脉冲的紧凑源，并提供探测固态材料电子结构的新方法。
2017-08-28 physics.optics
Demonstration of second harmonic generationin gallium phosphide nano-waveguides
我们设计、制作并测试了用于二次谐波产生（SHG）的磷化镓（GaP）纳米波导。我们在光通信O波段利用低功率连续波泵浦实现了655 nm可见光范围内的二次谐波。我们的结构利用模态相位匹配，使得泵的低阶本征模与二次谐波的高阶本征模相位匹配。我们观察到相位匹配的SHG的相互作用模式的不同组合，通过改变波导的宽度和调谐泵浦的波长。所提出的结果有助于开发集成的光子平台与有效的非线性波混合过程的经典和量子应用。
2020-06-22 physics.optics
Second-harmonic generation in subwavelength graphene waveguides
我们提出了一种在亚波长石墨烯波导中产生二次谐波辐射的新方法。我们表明，二次相位匹配之间的等离子体激元导模的不同对称性，可以实现在一个平面的双层几何结构时，其中一个层的电导率成为空间调制。我们从理论上预测，由于石墨烯的非局域导电性，二阶非线性过程可以实现与一个有效的光栅耦合器，以允许外部泵浦的结构和输出的辐射在倍频的相互作用等离子体模式。
2014-08-04 physics.optics
Second Harmonic Generation Enabled by Longitudinal Electric Field Components in Photonic Wire Waveguides
我们研究了III-V族半导体线波导中与晶轴对齐的I型二次谐波产生。在这个方向上，由于III-V族半导体的单个非零张量元素，仅允许通过与光场的纵向分量混合的频率转换。我们实验研究了传播方向对转换效率的影响，并通过激发反对称二次谐波高阶模确认了纵向分量所起的作用。
2020-05-08 physics.optics
Second-harmonic generation in plasmonic waveguides with nonlocal response and electron spill-out
等离子体波导提供了一个集成平台，以开发高效的纳米超快光子器件。描述等离子体波导中的非线性光学现象的理论模型通常只包含体非线性，而由金属成分引起的非线性仍然未被探索。在这项工作中，我们提出了一种方法，使一个广义的治疗存在于等离子体波导的非线性，并使用它来计算二次谐波产生的自由电子通过流体动力学非局部描述。作为我们的方法的一般应用，我们还考虑了电子溢出的量子流体力学理论所产生的非线性。我们的研究结果可能会发现在设计和分析的集成光子平台的非线性光学纳入各种非线性材料，如重杂质半导体的中红外应用的适用性。
2022-02-07 physics.optics
Observation of second-harmonic generation in silicon nitride waveguides through bulk nonlinearities
我们目前的实验结果上的观察来自自由空间和集成测量氮化硅的大块二阶非线性极化率。相位匹配通过波导横截面的色散工程实现，独立地揭示非线性极化率的多个分量，即X（2）yyy和X（2）xxy。此外，我们展示了如何产生的二次谐波信号可以通过施加偏置电压在氮化硅主动调谐。这里测量的非线性材料特性预计将允许在CMOS兼容的氮化硅波导中实际实现新的纳米光子器件，从而增加其在电信、数据通信和光信号处理应用中的可行性。
2016-04-28 physics.optics
Second harmonic generation in surface periodically-poled lithium niobate waveguides: on the role of multiphoton absorption
研究了质子交换和表面极化准相位匹配实现的锂离子通道中的二次谐波产生。在高功率下的转换效率的降低被解释为通过双色项的多光子吸收，从而估计占主导地位的三光子过程。
2009-06-19 physics.optics
Second harmonic and cascaded third harmonic generation in generalized quasi-periodic poled lithium niobate waveguides
本文首次在绝缘体上铌酸锂脊形波导中制备广义准周期极化超晶格，利用丰富倒格矢在同一器件中实现高效二次谐波和级联三次谐波产生，为铌酸锂薄膜非线性集成光子学开辟新方向。
2023-02-12 physics.optics
Harmonic oscillations and their switching in elliptical optical waveguide arrays
本文研究了椭圆光波导阵列中的谐波振荡，其中相邻波导之间的耦合按照Kac矩阵变化，使得传播常数本征值可以取等间隔值。结果，当传播常数中施加线性梯度时，获得长寿命布洛赫振荡（BO）和偶极振荡（DO）。此外，我们通过斜升梯度轮廓实现了从DO到BO的切换，反之亦然。通过场演化分析研究了各种光学振荡及其开关，并通过哈密顿光学证实了这一点。传播常数中的等间隔特征值允许在传输图像、光信号的切换和路由中的可行应用。
2011-02-02 physics.optics
Large second harmonic generation enhancement in SiN waveguides by all-optically induced quasi phase matching
集成光波导具有良好的二阶非线性特性，是获得小型、低功耗光信号处理器件的关键。氮化硅（SiN）在谐振结构和利用模间相位匹配的单程器件中显示出二次谐波产生（SHG）能力，这由波导设计定义。锂酸盐允许使用周期性极化的波导补偿相位失配，然而后者不可重新配置并且仍然难以与SiN或硅（Si）电路集成。在这里，我们展示了SiN波导中SHG的全光增强超过30 dB。我们证明了瓦级激光导致波导二阶极化率的周期性修改。所得到的二阶非线性光栅具有允许泵浦模式和SH模式之间的准相位匹配（QPM）的周期性。此外，改变泵浦波长或偏振更新周期，放松由波导几何形状施加的相位匹配约束。我们表明，光栅是长期刻在波导中，我们估计的第二阶非线性的顺序为0.3 pm/V，而达到1.8x10-6 W-1 cm-2的最大转换效率（CE）。
2017-01-11 physics.optics
Optimizing second harmonic generation in a circular cylindrical waveguide with embedded periodically arranged tubelets of nonlinear susceptibility
本文研究了受限圆柱波导或光纤的光学二次谐波产生。高对称性的模型情况被认为是具有非线性极化率的材料是各向同性的，并分布在径向对称的方式关于轴。此外，它是假设的高二阶非线性材料由一个薄的圆形层，在轴向方向上的周期性变化-类似于一个通常的准相位匹配配置。可以通过选择阵列的周期来优化SHG的效率，使得满足布拉格条件。在模式耦合理论的框架下研究了损耗。?
2013-09-16 physics.optics
Second harmonic generation in phase matched aluminum nitride waveguides
我们证明了二阶光学非线性氮化铝绝缘体衬底。使用光刻沉积的氮化铝薄膜，我们实现纳米光子波导耦合到微环谐振器，同时支持腔谐振模式的可见光和IR光。通过使用相位匹配的环形谐振器，我们实现了高效的二次谐波产生，并且能够在芯片上产生高达0.5 uW的可见光，转换效率为-46 dB。从测量的响应，我们获得了二阶非线性极化率（\c{hi} 2）为4.7 pm/V。我们的平台提供了一个可行的路线，实现宽带线性和非线性光学器件的芯片上。
2012-05-15 physics.optics
A laser system for the excitation of rubidium Rydberg states using second harmonic generation in a PPLN waveguide crystal
本文报道了一个波长为495 nm的激光系统，它适合于铷原子低里德堡态的激发。该系统是基于在周期性极化波导晶体中的种子二极管激光器的倍频。利用铷原子14D_5/2和14D_3/2态的直接双光子激光光谱，获得了高达35 mW的输出功率，并证明了单频特性。测量的精细结构分裂与量子亏损理论计算一致。
2011-02-07 physics.optics
Second-Harmonic Generation in Etchless Lithium Niobate Nanophotonic Waveguides with Bound States in the Continuum
自量子力学首次提出连续介质束缚态以来，它在各种体系中得到了广泛的研究。光子BIC可以实现光模限制并为非线性光学提供场增强，但它们很少被用于非线性集成光子波导。将BIC应用于光子集成电路中，可以在高折射率衬底上的低折射率波导中实现低损耗的光引导和路由，适用于具有非线性材料的集成光子学。在这里，我们报告的实验演示的二次谐波产生从电信到近可见光波长的无蚀刻的锂离子酸盐平台上使用的光子BIC的二次谐波模式。该器件具有0.175%W-1cm-2的二次谐波转换效率和优异的热稳定性，从25°C到100°C的波长漂移仅为1.7 nm。我们的研究结果代表了一种新的非线性集成光子学的范例，它可以实现广泛的片上应用，如光学参数生成，信号处理和量子光子学。
2021-09-30 physics.optics
Perturbation theory for graphene integrated waveguides: cubic nonlinearity and third harmonic generation
我们提出了微扰理论分析的一般三阶非线性过程中的石墨烯集成光子结构。将石墨烯的光学响应作为麦克斯韦方程组的非线性边界条件。推导出的模型应用于分析三次谐波产生的石墨烯涂层介质微纤维。当在亚毫米长光纤中使用具有$0.1$ nJ量级的能量的亚皮秒泵浦脉冲时，当在石墨烯非线性电导率$\hbarω=(2/3)E_F$的共振附近操作时，预测高达百分之几的效率。
2016-05-20 physics.optics
Amplification of high harmonics in 3D semiconductor waveguides
固态器件中非线性过程的纳米级放大在纳米电子学、纳米医学或高能量转换等方面开辟了新的应用。在纳米尺度上耦合几纳焦耳激光能量的强场物理演示。我们报告的纳米结构的半导体中使用纳米级放大的中红外激光，而不是使用大型激光放大器系统的高次谐波产生的增强。场放大是通过纳米结构半导体3D波导中的光限制来实现的。高谐波纳米转换器由氧化锌纳米锥阵列组成。它们表现出较大的放大体积，比以前报道的大6个数量级，并避免在金属等离子体结构中观察到的熔化。通过在每个纳米锥的入口处耦合5-10纳焦耳的3.2 μm高重复率OPCPA激光，观察到高次谐波的放大。谐波放大（因子30）取决于激光能量输入、波长和纳米锥几何形状。
2017-09-26 physics.optics
Metasurface-assisted phase-matching-free second harmonic generation in lithium niobate waveguides
相位匹配条件是非线性波长转换过程中的一个重要条件，它要求参与转换过程的光子动量守恒。传统上，非线性相位匹配使用双折射或周期性极化的非线性晶体来实现，这需要仔细的色散工程并且通常是窄带的。近年来，由密集排列的光学天线阵列组成的超颖表面已经被证明可以提供有效的光学动量来以任意方式弯曲光。在这里，我们证明了梯度超颖表面结构组成的相控阵天线能够规避相位匹配的要求，在片上非线性波长转换。我们实验证明了在具有梯度超颖表面图案化的薄膜锂酸盐波导中，可以在许多相干长度上产生无相位匹配的二次谐波。在宽范围的泵浦波长（1580 - 1650 nm）上观察到基于超颖表面的器件中的有效二次谐波产生（1660%W-1cm-2）。
2017-08-09 physics.optics
Second-harmonic generation in vortex-induced waveguides
研究了在离焦克尔介质中涡旋孤子诱导的可重构波导中光的二次谐波产生和局域化。我们发现，涡流诱导波导大大提高了从基波到二次谐波场的转换效率。
2003-09-23 nlin.PS physics.optics
Ultrafast, green third-harmonic generation and strong-field phenomena in silicon-on-insulator nanoplasmonic waveguides
强场纳米等离子体激元学的出现将极端的激光场-物质相互作用带入纳米科学领域，揭示了令人兴奋的新物理学。高度非线性的相互作用，使紧密限制的电场在纳米等离子体结构，允许使用的光场从低功率激光振荡器。在这里，我们报告了在绝缘体上硅平台上的超紧凑纳米等离子体波导中以前所未有的~10^{-5}的转换效率产生可见517 nm三次谐波的第一个演示。宽带白光产生的指数增长证实了有质动力驱动电子雪崩倍增的新强场现象。使用时间分辨的实验，我们表明，强大的纳米等离子体激元场约束允许非线性相互作用发生在1.98 +/- 0.40 ps的超快时间尺度上，尽管硅中的自由载流子寿命长。这些发现揭示了一种新的强场相互作用，可用于敏感的纳米等离子体调制器和混合等离子体-电子换能器。
2013-08-29 physics.optics
Symmetry-controlled second-harmonic generation in a plasmonic waveguide
提出了一种在纳米光路中产生二次谐波的新概念。我们从理论上和实验上证明，光模的对称性本身就足以使SHG，即使在中心对称结构的中心对称材料。该概念是使用等离子体双线传输线（TWTL），它同时支持对称和反对称模式。我们首先确认所产生的二次谐波只属于对称模式的TWTL时，基本激发模式是纯对称或反对称。我们进一步切换到反对称模式的发射时，同时激发的基本模式的受控混合物。我们的研究结果为非线性光学元件的设计开辟了一个新的自由度，并为多功能纳米光子电路铺平了新的道路。
2019-02-05 physics.optics
Quadratic phase matching in slot waveguides
我们分析了相位匹配的纳米二次波导中的倍频，包括形式的双折射和支持交叉偏振的基本和二次谐波模式。在AlGaAs棒与空气空隙，我们表明，相位匹配的二次谐波产生可以在很宽的光谱范围内，采用国家的最先进的纳米技术。
2006-10-19 physics.optics
Super-resolution measurement of thermo-optic coefficient of KTP crystal based on phase amplification
本文提出将自稳定双折射干涉仪与级联二次谐波产生相结合，利用四次谐波干涉条纹比基波快4倍的拍频效应，在单次测量中实现KTiOPO4晶体热光系数四倍分辨率提升的超分辨测量方法。
2025-03-12 physics.optics
Spatial and spectral properties of the pulsed second-harmonic generation in a PP-KTP waveguide
本文分析了同时利用周期性非线性调制的一次、二次和三次谐波在极化KTP波导中产生脉冲二次谐波的空间和光谱特性。实验结果解释使用基于有限元法的模型。揭示了基波和二次谐波场的空间和光谱性质之间的相关性。可以结合空间和光谱滤波来利用各个非线性过程。讨论了波导参数对二次谐波谱的影响。
2012-07-02 physics.optics quant-ph
Second-harmonic generation in periodically-poled thin film lithium niobate wafer-bonded on silicon
通过对硅基片上的锂酸锂薄膜进行周期极化，并在脊上加载氮化硅沟道，在通信波段实现了二阶光学非线性效应（二次谐波和和频产生），得到了截面约为2 μm2的脊形波导。波导的紧凑性导致有效的二阶非线性器件。在4mm长的波导中，脉冲输入获得了8%的非线性转换。硅衬底的选择使该平台与硅光子学潜在兼容，因此可能为片上非线性和量子光学应用铺平道路。
2016-09-28 physics.optics
Highly-tunable efficient second-harmonic generation in a lithium niobate nanophotonic waveguide
高度可调谐相干光的产生对于许多重要的光子应用是至关重要的。二次谐波产生（SHG）是用于此目的的主要方法，然而，其在常规非线性平台中表现出转换效率和波长可调谐性之间的折衷。最近发展的集成锂酸盐（LN）技术使得可以在保持高转换效率的同时实现大波长调谐。在这里，我们报告的片上倍频，同时实现了一个大的可调谐性和高转换效率内的一个单一的设备。我们利用LN独特的强热光双折射，实现灵活的温度调谐的I型模间相位匹配。在长度仅为8 mm的LN纳米光子波导中，我们实现了光谱调谐，调谐斜率为0.84 nm/K，非线性转换效率为4.7% W $^{-1}$。我们的器件显示了高效的片上波长转换的巨大潜力，以产生高度可调谐的相干可见光，为广泛的应用，同时利用成熟和具有成本效益的电信激光技术的优势。
2018-04-10 physics.optics
Full Vectorial Modeling of Second Harmonic Generation in III-V-on-insulator Nanowires
我们在亚波长III-V-绝缘体波导中模拟二次谐波产生。大的折射率对比度引起强的纵向电场分量，在非线性转换中起重要作用。我们发现，许多不同的波导尺寸是适合于有效的转换的基本准TE泵浦模式周围的1550 nm的电信波长的高阶二次谐波模式。
2020-01-07 physics.optics
Photo-induced second-order nonlinearity in stoichiometric silicon nitride waveguides
我们报道了在化学计量比的氮化硅波导中通过低压化学气相沉积生长的二次谐波产生的观察。使用具有大截面的准矩形波导，其高度为1 μm，宽度从0.6 μ m到1.2 μm，长度从22 mm到74 mm。使用在1064 nm波长处以20 MHz的重复频率提供6 ps脉冲的锁模激光器，15%的输入功率通过波导耦合，使得在波导中可获得的最大平均功率高达15 mW。二次谐波输出被观察到具有几分钟到几个小时的延迟后，最初的泵浦辐射，显示出快速增长率之间的10 $^{-4}$到10 $^{-2}$ s $^{-1}$，最短的延迟和最高的增长率在最高的输入功率。在第一次初始积累之后，二次谐波随着泵浦激光功率的每次新开启而立即产生。相位匹配被发现是目前独立的所使用的波导宽度，虽然后者改变的基本和二次谐波相速度。我们解决的二阶非线性和相位匹配的存在下，涉及一个初始的，依赖于功率的建设，相干光电效应。该效应通过三阶非线性和多光子吸收导致空间图案化的电荷分离，其产生具有适于准相位匹配的周期的空间周期性的、半永久的、DC场诱导的二阶极化率。在$^2$截面为0.9 × 1 μm，长度为36 mm的波导中，测得的最大二次谐波转换效率为0.4%，对应于532 nm处的53 μW，13 mW的IR输入耦合到波导中。相应的$χ^{(2)}$等于3.7 pm/V，如从所测量的转换效率中得到的。
2017-10-30 physics.optics
Efficient and robust second-harmonic generation in thin-film lithium niobate using modal phase matching
基于薄膜LNOI平台设计双脊波导，利用模态相位匹配实现高效稳健的二次谐波生成，转换效率达3.92/W，为PPLN波导提供了可扩展替代方案，并有望用于红外C波段纠缠光子对的生成。
2023-11-24 physics.optics
CW frequency doubling of 1029 nm radiation Using single pass bulk and waveguide PPLN crystals
在利用周期极化铌酸锂晶体（PPLN）进行二次谐波处理的各种工作之后，我们报告了商业体晶体和波导晶体在1029 nm处的性能比较。我们使用连续波（CW）放大的Yb掺杂的单光纤激光器提供高达500 mW的单模制度。在块状晶体的情况下，我们使用400 mW IR功率产生4 mW。波导晶体的使用使输入红外功率限制在200mW时，谐波功率增加到33mW。然而，这种令人印象深刻的效率受到非线性波导晶体的长期退化的影响。
2013-05-17 physics.optics
Waveguide Resonator with Integrated Phase Modulator for Second Harmonic Generation
我们报道了一种钛内扩散的锂酸盐波导谐振腔器件的二次谐波产生，该器件的腔长使用片上相位调制器锁定到基波泵浦激光器。该装置保持锁定超过5分钟，产生超过80%的初始二次谐波功率。该系统的稳定性被认为受到DC漂移的限制，DC漂移是包括沉积电极的许多锂酸盐系统中的已知效应。所提出的设备探讨了波导谐振器在这个平台中用于更大的集成网络的适用性。
2020-10-15 physics.app-ph physics.optics
Isotropic fabrication of centimeter-scale, low propagation-loss periodically poled lithium niobate nanophotonic waveguides for efficient second harmonic generation
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；East China Normal University（华东师范大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanxi University（山西大学）；Shandong Normal University（山东师范大学）
通过飞秒激光光刻辅助化学机械刻蚀（PLACE）实现各向同性刻蚀，制备出1.2厘米长、传播损耗仅0.042 dB/cm、占空比均匀50%的周期性极化铌酸锂纳米光子波导，在1525 nm连续波泵浦下获得2021%/W的归一化准相位匹配二次谐波转换效率和64%的绝对转换效率。
2026-05-27 physics.optics
Mode conversion in nonlinear waveguides stimulated by the longitudinal bi-harmonic refractive index modulation
我们研究了非线性波导中的谐振模式转换的具体特征，其参数的双谐波纵向调制，其中包括波导深度的变化，以及它的弯曲（在一维情况下）或螺旋（在二维情况下）。我们证明了同时激发不同的奇偶校验和拓扑结构的能量权重可控的高阶模式的可能性。输出模式组成对输入功率的变化和与谐振调制频率的失谐高度敏感。
2014-02-21 nlin.PS physics.optics
An interferometric method for determining the losses of spatially multi-mode nonlinear waveguides based on second harmonic generation
光波导中损耗的表征对于理解这些器件的性能及其局限性至关重要。虽然基于干涉的方法通常为低损耗波导提供最佳结果，但它们几乎专门用于在波导为空间单模的情况下提供表征。在这里，我们介绍了一个基于法布里-珀罗的计划来估计的非线性（双折射或准相位匹配）波导的损耗在一个波长，它是多模。该方法涉及测量所产生的二次谐波功率的泵浦波长扫描的相位匹配区域。此外，它表明，这种方法允许一个推断不同的二次谐波空间模式的损失，通过扫描泵浦场在分离的相位匹配光谱。通过拟合测量的相位匹配光谱从钛indiffused锂的波导样品在本文中提出的模型，它表明，可以估计的二次谐波损耗的单个空间模式，在波长的波导空间多模。
2019-10-17 physics.optics quant-ph
Ultra-compact optical auto-correlator based on slow-light enhanced third harmonic generation in a silicon photonic crystal waveguide
将相干光用于材料科学和应用的能力与我们测量短光脉冲的能力直接相关。虽然自由空间光学方法已经很成熟，但在芯片上实现这一点将在占地面积、性能、灵活性和成本方面提供最大的好处，并允许与互补信号处理设备集成。一个关键的目标是实现亚瓦峰值功率水平和亚皮秒时间尺度上的操作。以前的集成演示需要时间同步的参考脉冲，片外光谱仪，或长的可调延迟线。我们报告的第一个设备能够实现单次拍摄的近红外皮秒脉冲时域测量的基础上，一个超紧凑的集成CMOS兼容设备，有可能被完全集成，没有任何外部仪器。它依赖于在慢光硅波导中的光学三次谐波产生。我们的方法也可以作为一个强大的原位诊断工具，直接映射，在可见光波长，近红外脉冲在光子晶体中的传播动力学。
2014-04-19 physics.optics
Intense high-harmonic optical vortices generated from a micro-plasma-waveguide irradiated by a circularly polarized laser pulse
提出了一种产生强高次谐波光学涡旋的方案。当相对论性强的圆偏振激光脉冲照射微等离子体波导时，它依赖于光的自旋轨道相互作用。强激光场在波导的内边界处驱动一个强表面波，当激光在波导内传播时，会产生高次谐波。对于圆偏振驱动激光器，光学手征性被压印到表面波，这有助于将基波的自旋角动量转换为谐波的轨道角动量。一个“动摇波导”模型的发展表明，上述现象的出现是由于非线性等离子体响应，修改电磁模式在高强度。我们进一步表明，所有谐波光束的相速度自动匹配的驱动激光，使谐波强度随传输距离的增加。谐波产生的效率与表面波破碎效应有关，使用紧密聚焦的激光可以显著增强表面波破碎效应。我们的模拟表明可以实现总体转换效率$\sim5\%$。
2022-02-17 physics.optics physics.plasm-ph
Chip-based f-2f interferometry in periodically tapered lithium niobate nanophotonic waveguides
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Peking University（北京大学）
本文提出一种周期性渐变铌酸锂波导，利用chi(2)和chi(3)非线性效应实现宽谱重叠的f-2f干涉测量，实现低脉冲能量下的载波-包络偏移频率检测。
2026-04-24 physics.optics
Quasi-phase-matching $χ^{(3)}-$parametric interactions in sinusoidally-tapered waveguides
在这篇文章中，我展示了如何锥形波导可以作为有效的准相位匹配计划的四波混频参量过程中的三阶非线性材料。作为一个例子，已进行了深入的研究，提高三次谐波产生的正弦锥形光纤。利用傅里叶级数分析，得到了这些结构中非线性参量相互作用的准相位匹配条件。研究了三次谐波的转换效率与调制幅度、抽运波长、抽运方向、锥形周期等参量的关系。与均匀波导相比，转换效率提高了几个数量级。我设想这项工作可以重塑领域的引导非线性光学使用中心对称材料。
2017-11-24 physics.optics
Ultrahigh-efficiency second-harmonic generation in nanophotonic PPLN waveguides
周期性极化铌酸锂（PPLN）波导是高效波长转换的强大平台。然而，由于有限的非线性相互作用强度，传统的PPLN转换器通常需要长的器件长度和高泵浦功率。在这里，我们使用纳米结构的PPLN波导，以证明一个2600%/W-cm $^2$的二次谐波产生的1.5- $μ$ m的辐射，超过20倍，高于国家的最先进的扩散波导的效率。这是通过在4 $μ$ m的一阶极化周期下的亚波长光学限制和高保真周期性极化的组合来实现的。我们的高度集成PPLN波导是有前途的经典和量子光子系统的未来芯片级集成。
2018-09-24 physics.app-ph physics.optics
Doubly resonant enhancement of second-harmonic generation with in-plane phase matching in plasmonic metasurfaces on an AlInP slab waveguide
Department of Applied Physics, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）；Engineered Nanosystems Group, Aalto University（阿尔托大学工程纳米系统小组）
研究在AlInP平板波导上的等离子体超表面中，通过高Q导模共振的面内相位匹配增强二次谐波产生。采用金纳米盘周期性阵列的混合超表面，实验和模拟表明双共振条件下二次谐波增强，为实现高效超表面频率转换器提供策略。
2026-07-10 physics.optics
Three-Octave Supercontinuum Generation Spanning from Ultraviolet in Lithium Tantalate Waveguides
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
首次在锂 tantalate 波导中实现超过三个八度的超连续谱生成，利用孤子分裂和色散波发射，展示其在集成光子学中的低损耗应用潜力。
2025-12-24 physics.optics
Semi-nonlinear nanophotonic waveguides for highly efficient second-harmonic generation
二次光学参量过程形成了与经典和量子频率转换相关的各种应用的基础，这些应用最近在片上实现中引起了极大的兴趣。这些过程依赖于相互作用的导模之间的相位匹配，并且折射率工程已经是用于此目的的主要方法。不幸的是，模态相位匹配方法迄今为止只产生相当低的效率，由于固有的模式不匹配的空间对称性的参数生成。在这里，我们提出了一个通用的设计和操作原理，高效的光学参量产生集成的光子平台。通过在器件的非线性光学中引入空间对称性破缺，我们能够显著增强非线性参量相互作用，从而实现极高的效率。我们采用这种方法来设计和制造异质氧化钛/锂离子酸盐纳米光子波导，其能够提供具有高达2900%W $^{-1}$ cm $^{-2}$的理论转换效率的二次谐波产生，这使得我们能够在仅2.35 mm长的波导中实验性地实现36.0%W $^{-1}$的转换效率，对应于所记录的650%W $^{-1}$ cm $^{-2}$的归一化效率，这显著超出了常规模态相位匹配方法的范围。与材料选择性的非线性域工程不同，所提出的操作原理可以灵活地应用于任何其他片上二次非线性平台，以支持超高效率的光学参量相互作用，从而为极端非线性和量子光学开辟了一条伟大的道路，在节能非线性和量子光子信号处理中具有广泛的应用潜力。
2018-09-17 physics.optics
