Two-dimensional heterogeneous photonic bandedge laser
提出并实现了一种被光子带隙包围的二维光子带隙激光器。该异质光子晶体结构由两个具有相同晶格常数和不同空气孔半径的三角形晶格组成。光子晶体激光器是通过室温光泵浦InGaAsP量子阱空气桥板实现的，发射波长为1.55 μ m。根据激光的光谱位置和偏振方向识别出激光模式。获得了0.24mW的低阈值泵浦功率。测量的光子晶体激光器的特性与基于时域有限差分法的实空间和傅里叶空间计算结果非常吻合。
2004-04-13 physics.optics
Efficient collinear third-harmonic generation in a single two-dimensional nonlinear photonic crystal
我们提出了一种新的多相位匹配的过程，开始与一对对称的二次谐波的产生。它们中的每一个再次与基波相互作用，以产生与基波输入波共线的两个相长干涉的第三谐波。
2003-09-03 physics.optics
Second harmonic generation in GaAs photonic crystal cavities in (111)B and (001) crystal orientations
我们研究了（001）和（111）B取向GaAs中光子晶体腔的二次谐波产生。基本共振在1800 nm处，导致低于GaAs带隙的二次谐波。带隙以下操作最小化泵浦的二次谐波吸收和双光子吸收。光子晶体腔制作在两个方向上的GaAs衬底的各种面内旋转。二次谐波的旋转依赖性和远场模式匹配模拟。我们在（001）和（111）B取向的GaAs中观察到类似的1.2%/W的最大效率。
2014-07-07 physics.optics
Doubly-resonant $χ^{(2)}$ nonlinear photonic crystal cavity based on a bound state in the continuum
光子纳米结构同时最大化基频和二次谐波受限模式之间的光谱和空间重叠对于增强非线性介质中的二阶非线性效应是非常期望的。由于在二次谐波频率下设计带隙的困难，这些条件迄今为止在光子晶体腔中仍然具有挑战性。在这里，我们解决了这个问题，而不是使用在该频率的连续的束缚态，我们设计了一个双谐振光子晶体平板腔与以前的光子晶体设计相比，大大提高了非线性频率转换的品质因数。此外，我们表明，在这两个频率的远场发射是高度准直周围的正常入射，这允许同时有效的泵浦激发和收集所产生的非线性信号。我们的研究结果可能会导致前所未有的转换效率在参数下变频和二次谐波产生在一个非常紧凑的架构。
2019-08-07 physics.app-ph physics.optics
Active tuning of hybridized modes in a heterogeneous photonic molecule
从基础发现到实际应用，光学和量子科学的进步依赖于对光与物质相互作用的精确控制。在这些努力中，耦合光学腔系统是普遍存在的，但混合模式特性的设计和主动修改仍然具有挑战性。在这封信中，我们证明了热控制的异质光子分子的杂交程度的能力，该异质光子分子由一个环形谐振器强耦合到一个纳米梁光子晶体腔。结合理论和实验，我们表明，所产生的超模式的组成可以积极定制，我们推导出温度依赖的解析表达式的超模式的配置文件，频率和体积。这项工作说明了潜在的积极可调，设计师光子特性使用异质光学腔器件。
2019-12-18 physics.optics
Second harmonic generation in gallium phosphide photonic crystal nanocavities with ultralow continuous wave pump power
我们演示了在半导体磷化镓中制作的光子晶体纳米腔中的二次谐波产生。我们观察到在750 nm的二次谐波辐射与输入功率的只有耦合到腔和转换效率$P_{\rm out}/P_{\rm in, coupled}^2 = 430%/{\rm W}$的谐振腔。GaP的大电子带隙使吸收损耗最小化，从而允许高效转换。我们的研究结果是有前途的集成，低功率光源和片上减少输入功率在其他非线性过程。
2009-10-25 physics.optics
Second harmonic generation in germanium quantum wells for nonlinear silicon photonics
二次谐波产生（SHG）是二阶非线性光学效应强度的直接度量，其中还包括频率混合和参量振荡。在其单位晶胞中具有破坏的反转中心对称性的天然和人造材料显示出高的SHG效率，然而硅-铸造兼容的IV族半导体（Si，Ge）是中心对称的，从而防止了硅光子平台中的二阶非线性的完全集成。在这里，我们展示了强大的倍频生长在硅晶片上的富锗量子阱。对称性破缺是用一对非对称耦合量子阱（ACQW）实现的，其中三个量子限制态的能量是等距离的，从而产生了倍频的双共振。激光光谱实验表明，在9和12微米之间的中红外泵浦波长的巨大的二阶非线性。利用强的子带间偶极子，非线性极化率几乎达到10^5 pm/V
2021-03-23 physics.app-ph physics.optics
Second Harmonic Generation in Subdiffractive Two-Dimensional Photonic Crystals
本博士论文致力于研究窄光束在光子晶体中的二次谐波产生。基本思想是，如果两个频率，基波和二次谐波都在自准直区域中，则窄光束的二次谐波可以非常有效。光束在传播和相互作用过程中不会衍射扩展。确保了相互作用光束的所有分量的相位匹配。这允许将非线性相互作用效率提高几倍。本文回顾了光子晶体中窄光束的自准直理论，提出了光子晶体中二次谐波的理论。给出了不同结构的光子晶体的计算结果，并对实验实现给出了建议。
2013-11-04 nlin.PS physics.optics
Heterogeneous integration of silicon nitride and amorphous silicon carbide photonics
本文提出将非晶碳化硅（a-SiC）与氮化硅（SiN）单片结合，实现低损耗、高密度的异构集成平台，在热光调谐效率上提升27倍，兼顾低传输损耗与高集成度，适用于可编程光子学与非线性光学。
2025-07-14 physics.app-ph physics.optics
Second Harmonic Generation and Nonlinear Frequency Conversion in Photonic Time-Crystals
研究光子时间晶体中的二次谐波生成，发现无需相位匹配、共振或阈值，动量间隙内模式的指数增长即可显著增强谐波生成并引发高阶谐波级联。
2024-11-17 physics.optics
3D Heterogeneous Integration of Silicon Nitride and Aluminum Nitride on Sapphire toward Ultra-wideband Photonics Integrated Circuits
本研究在蓝宝石上异质集成氮化硅与氮化铝，开发出覆盖紫外至红外的超宽带三维光子集成电路平台，展示了光学非线性、低损耗组件及跨层光学连接，为短波长应用提供新机遇。
2025-04-02 physics.app-ph physics.optics
Large-Area Photonic Membranes Achieving Uniform and Strong Enhancement of Photoluminescence and Second-Harmonic Generation in Monolayer WSe2
本文提出一种大面积自支撑膜光子平台，利用准连续体束缚态在单层WSe2中实现光致发光和二次谐波产生的均匀强增强（分别达1158倍和378倍），并支持晶圆级结构表征与非线性耦合研究。
2025-08-05 physics.app-ph physics.optics
A heterogeneously integrated lithium niobate-on-silicon nitride photonic platform
本研究提出一种将铌酸锂薄膜晶圆级键合到成熟氮化硅光子集成电路的异质集成平台，兼具铌酸锂的电光特性与氮化硅平台的低损耗、可扩展优势，验证了多种器件功能，为代工厂级制备复杂低损耗铌酸锂集成光子电路提供可靠方案。
2022-09-12 physics.app-ph physics.optics
Paving the way for third harmonic generation in hollow-core photonic bandgap fibers
我们提出了两种新颖的混合光子结构的二氧化硅，具有两个良好分离的频率带隙。在精确的位置和尺寸中添加间隙空气孔允许这些带隙在空气线${ck_z/w=1}$处以它们的中心频率之间的比率${\sim3}$打开，从而满足空芯光纤中三次谐波产生的基本指导条件。此外，这些设计可以用作两个良好分离的波长（诸如可见光和近红外）的高功率激光递送。
2014-07-14 physics.optics
Heterogeneously Integrated ITO Plasmonic Mach-Zehnder Interferometric Modulator on SOI
密集集成的有源光子学是下一代片上网络解决占地面积和能源预算问题的关键。然而，在传统的有源硅光电子学中，弱的光-物质相互作用要求相当大的器件长度。理想的活性材料选择应该有利于高折射率调制，同时易于集成到硅光子平台中。氧化铟锡（ITO）提供了这样的功能，并且最近显示出有希望的调制能力。有趣的是，ITO的纳米薄单位强折射率调制协同地将混合等离子体中的高基团折射率与纳米级光学模式相结合。按照这种设计模式，在这里，我们展示了一个光谱宽带，GHz的快速马赫-曾德尔干涉调制器，表现出高效率的95 Vum的极小VpL表示，部署一个一微米的紧凑型静电可调谐等离子体移相器，基于异质集成到硅光子学的ITO薄膜。此外，我们表明，这种设备的范例，使整个电信近红外C波段的光谱宽带操作。这种单片集成到硅平台中的亚波长短高效快速调制器为高密度光子电路开辟了新的可能性，这对于光子神经网络的高互连密度或例如GHz快速光学相控阵中的应用至关重要。
2020-12-23 physics.app-ph physics.optics
Giant Enhancement of Nonlinear Harmonic Generation in a Silicon Topological Photonic Crystal Nanocavity Chain
研究了硅光子晶体纳米腔的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）链中边缘模的拓扑局域化对三次谐波产生的强增强效应。纳米腔链的边缘模不仅自然地继承了单个纳米腔的谐振特性，而且还表现出模式鲁棒性远远超出单个纳米腔的拓扑特征。通过工程SSH纳米腔交替强和弱耦合强度的硅板，我们观察到的边缘模式的形成，需要三个数量级的增强相比，在一个平凡的SSH结构的THG信号。我们的研究结果表明，光子晶体纳米腔链可以为拓扑驱动的非线性光子学提供一个很有前途的片上平台。
2021-05-20 physics.optics
Heterogeneous tantala photonic integrated circuits for sub-micron wavelength applications
本文提出在980 nm波段将InGaAs量子阱有源区与五氧化二钽无源元件异质集成，实现高良率光子集成电路及多种激光器，并验证其泵浦微环产生短波长信号，为紧凑型原子与囚禁离子量子传感器提供集成光子引擎路径。
2025-01-01 physics.app-ph physics.optics
Heterogeneous sapphire-supported low-loss photonics platform
本文提出一种在蓝宝石衬底上实现低损耗波导的新策略，构建了在780 nm附近品质因子达560万的高性能集成光子学平台，并可直接兼容多种固态激光增益介质。
2024-05-06 physics.optics
Bright Second Harmonic Emission from Photonic Crystal Vertical Cavity
通过构建置于两个光子晶体之间的铌酸锂膜垂直腔，实现了0.28%的高效二次谐波生成，为紧凑型激光频率转换器开辟了新途径。
2023-07-29 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
Topologically protected second-harmonic generation via doubly resonant high-order photonic modes
拓扑驱动的非线性光-物质效应为拓扑光子学和非线性光学开辟了新的范例。在这里，我们提出在二阶光子拓扑绝缘体中实现高效率的二次谐波产生。该系统具有高局域化的拓扑角态，其基波和二次谐波的品质因数都很大，通过简单地调节结构参数，可以实现频率的完美匹配.通过双共振拓扑角态的非线性相互作用，预测了前所未有的频率转换效率。此外，对缺陷的非线性过程的鲁棒性也被证明。我们的工作开辟了新的途径拓扑保护的非线性频率转换使用高阶光子拓扑模式。
2021-11-30 cond-mat.other physics.optics
Twist tunable resonances in photonic bilayer for second harmonic generation
Ioffe Institute（约费研究所）
研究利用扭转可调谐共振增强扭曲光子双层中的二次谐波产生，建立分析理论联系共振频率、增强因子与材料参数、扭转角，揭示临界扭转角及不同操作状态，提供宽光谱高效可调的非线性转换途径。
2026-07-14 physics.optics
Centimetre-Scale Micro-Transfer Printing to enable Heterogeneous Integration of Thin Film Lithium Niobate with Silicon Photonics
针对SiN光子平台缺乏有源电光功能的问题，本文采用微转印方法将厘米级TFLN器件异构集成到SiN上，实现低损耗、3.2 V半波电压及35 GHz高速调制。
2025-02-20 physics.app-ph physics.optics
A narrow-linewidth III-V/Si/Si3N4 laser using multilayer heterogeneous integration
氮化硅（Si 3 N4）作为互补金属氧化物半导体（CMOS）材料，在现代集成电路（IC）技术中得到广泛应用。在过去的十年里，Si 3 N4在光子学领域取得了巨大的发展，在非线性光子学，光学传感等方面取得了创新。然而，缺乏高性能的集成激光器阻碍了Si 3 N4波导大规模集成到复杂的光子集成电路（PIC）中。在这里，我们展示了一种新的III-V/Si/Si 3 N4结构，使有效的电泵浦激光在Si 3 N4基激光器外腔。与纯粹依赖半导体的激光器相比，该激光器显示出优异的温度稳定性和低相位噪声。除此之外，所展示的多层异质集成提供了一个实用的路径，将各种低折射率材料的有效的光学增益。多层异质集成可以扩展半导体激光器的能力，以提高性能，并实现新一类器件，如集成光学时钟和光学陀螺仪。
2019-11-01 physics.app-ph physics.optics
Silicon photonic crystal cavity enhanced second-harmonic generation from monolayer WSe2
纳米谐振器与二维材料（如过渡金属二硫属化物）的集成是近年来出现的一种很有前途的纳米光电平台。在这里，我们展示了共振增强二次谐波产生（SHG）在钨二硒使用硅光子晶体腔。通过在通信波长处用腔模附近的超快激光脉冲泵浦该器件，我们观察到了一个具有窄线宽和近单位线偏振的近可见倍频，起源于泵浦光子与腔模的耦合。所观察到的SHG增强了约200倍的裸单层硅相比。我们的研究结果表明，腔集成单层材料的非线性光学的有效性和潜在的硅兼容的二阶非线性集成光子平台的建设。
2016-07-18 physics.optics
Third-harmonic generation in photonic topological metasurfaces
我们研究了二维光子超颖表面在纳米尺度上支持拓扑保护的螺旋边缘态的非线性效应。我们观察到强烈的三次谐波产生介导的光学非线性增强硅纳米粒子的多极米氏共振。泵浦光束波长的变化使得能够独立地对体模或自旋动量锁定边缘状态进行高对比度成像。我们展示了拓扑驱动的可调谐本地化所产生的谐波场和映射的赝自旋相关的单向波导的边缘状态绕过尖角。我们的观察建立介电超颖表面作为一个有前途的平台，强大的生成和传输的光子拓扑光子纳米结构。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficient high harmonic generation in nonlinear photonic moiré superlattice
本研究针对非线性光学中的高效谐波产生需求，数值探究硅基光子莫尔超晶格中的三次与五次谐波产生，在低基波光强下实现了较高的转换效率，为高效非线性光子器件提供了新平台。
2023-05-06 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
Compact High-Q Optical Comb based on a Photonic Harmonic Potential
在光子晶体结构中，由于背景色散和双色势的平衡，实现了光子的有效谐波势。因此，超紧凑的谐振器与几个等距谐振和高负载Q值（0.7百万）的证明。利用光学相干层析测量的复反射光谱进行了详细的统计分析。固有Q因子的对数正态分布在300万处达到峰值。该器件由$Ga_{0.5}In_{0.5}P$制成，以抑制在这里考虑的电信光谱范围内的双光子吸收。这对于将光的强局部化转化为超高效的参数相互作用至关重要。
2017-04-10 physics.optics
Doubly resonant photonic crystal cavities for efficient second-harmonic generation in III-V semiconductors
二阶非线性效应，如二次谐波产生，可以强烈增强纳米制造的光子材料时，基频和谐波频率的空间和时间限制。在传统的半导体化合物中实际设计小体积和双谐振纳米谐振器是具有挑战性的，由于其固有的折射率色散。在这项工作中，我们回顾了最近开发的策略，设计双谐振纳米腔低模式体积和大的品质因数的局部缺陷的光子晶体结构。我们建立在这种方法的基础上，通过应用进化优化算法与麦克斯韦方程组求解器，表明所提出的设计配方可以应用于任何材料平台。我们明确地计算了二次谐波产生效率的双谐振光子晶体腔设计在典型的III-V族半导体材料，如GAN和AlGaAs，在电信波长的基波为目标，并充分考虑了各自的非线性极化率的张量性质。这些结果可能会刺激在领先的半导体材料平台中实现小尺寸光子纳米结构，以实现前所未有的非线性效率。
2021-05-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-Speed and Energy-Efficient Non-Volatile Silicon Photonic Memory Based on Heterogeneously Integrated Memresonator
本文首次提出将忆阻器与硅光子微环谐振器异质集成为忆阻谐振器，作为非易失性移相器，实现300 ps超快开关、0.15 pJ超低开关能量和12小时保持时间，为光子存内计算和可扩展光子处理器提供新路径。
2023-05-25 cs.ET cs.NE physics.app-ph
Self-Aligned Heterogeneous Quantum Photonic Integration
JILA and Department of Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系）；Center for Quantum Technology, Korean Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院量子技术中心）；KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology, Korea University（高丽大学-韩国科学技术院融合科学与技术研究生院）；Center for Integrated Nanotechnologies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心）；Division of Quantum Information, KIST School, Korea University of Science and Technology (UST)（韩国科学技术院KIST学院量子信息学部）
本研究提出了一种自对齐异质量子光子集成方法，实现高效单光子收集与量子控制，为可扩展的量子光子集成电路提供新途径。
2026-01-21 physics.optics quant-ph
Non-reciprocal second harmonic generation in ferroelectric photonic structures
二次谐波产生是与材料的对称性直接相关的强大工具。利用二次谐波可以揭示多铁性化合物中的相变、晶格旋转或电磁耦合等现象。[1-4]在这里，我们表明，在三角铁电体的自发电极化的强度Ps的意义，可以导致一个显着的二次谐波产生的空间依赖性。利用二维非线性光子结构，我们证明了沿极轴反向传播的光束产生非互易的二次谐波图案。在光学中，除了一些例外，[5]非互易现象通常与涉及磁场的时间反演对称性的破坏有关。[6，7]这里，相反，非互易性是与铁电相的反转对称性破缺相关的二次非线性张量所固有的。这些发现提供了在组装到极性表面上的二维结构中产生非互易光-物质相互作用过程的新途径，[8，9]包括用于等离子体或生物化合物的金属。
2010-01-08 physics.optics
A high-speed heterogeneous lithium tantalate silicon photonics platform
本文首次在不改动标准硅光子PDK的前提下将钽酸锂集成于硅光子芯片，实现3.5 V半波电压、2.9 dB插入损耗和逾70 GHz带宽。
2025-03-14 physics.app-ph physics.optics
Efficient photo-induced second harmonic generation in silicon photonics
硅光子学通常缺乏二阶非线性光学响应，因为典型的组成材料是中心对称的并且缺乏反转对称性，这禁止了二阶非线性过程，例如二次谐波产生（SHG）。在这里，第一次，我们实现了有效的二次谐波在硅基光学微谐振器相结合的一个强大的光致有效的二阶非线性共振增强和完美的相位匹配。我们展示了创纪录的2，500%/W的转换效率，比以前的作品大2到4个数量级。特别是，我们的器件实现了mW级SHG输出功率，功率转换效率> 20%。该演示是在硅光子学中实现高效二阶非线性过程的重大突破，为紧凑型光学频率合成和光学时钟技术的克尔频率梳集成自参考铺平了道路。
2020-03-26 physics.optics
Full-Wave Harmonic Balance Framework for Dispersive Time-Varying Photonic Structures
School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院电气与计算机工程学院）；School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院材料科学与工程学院）
本研究提出全波谐波平衡框架，用于精确建模色散时变光子结构，经卷曲石墨烯圆柱、ITO基ENZ时空超表面验证，为相关有源光子结构设计提供通用平台。
2026-08-11 physics.optics
Heterogeneous integration of solid state quantum systems with a foundry photonics platform
本文将含NV中心的纳米金刚石异构集成到标准180 nm CMOS工艺的低荧光氮化硅光子芯片上，实现六位点选择性寻址、片上PL收集与HBT单光子验证。
2023-04-20 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quasiresonant Excitation of InP/InGaP Quantum Dots Using Second Harmonic Generated in a Photonic Crystal Cavity
不可分辨的单光子是量子信息处理应用所必需的。单量子点的共振或准共振激发比非相干泵浦提供更大的单光子不可逆性，但在实验上也更具挑战性。在这里，我们展示了高信噪比准共振激发的InP/InGaP量子点。激发是通过从与光子晶体腔的基模谐振的电信波长激光器产生的二次谐波提供的，所述光子晶体腔在两倍于量子点跃迁波长处制造。使用InGaP材料基质的χ（2）非线性产生二次谐波。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-volatile heterogeneous III-V/Si photonics via optical charge-trap memory
本文首次将非易失性电荷陷阱闪存与异质集成 III-V/Si 光子学共同定位，在 MZI 和环形谐振器滤波器中实现 pW 级功耗的多状态非易失性光学调控，为消除冯·诺依曼瓶颈提供新路径。
2023-05-27 physics.app-ph physics.optics
Inverse-Designed High-Q and Small-Mode-Volume Silicon Nitride Photonic Crystal Cavities for Second- and Third-Harmonic Generation
NTT Nanophotonics Center, NTT, Inc.（NTT公司纳米光子学中心）；Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）；International Center for Elementary Particle Physics, University of Tokyo（东京大学国际基本粒子物理中心）；Device Technology Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司器件技术实验室）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究通过逆设计优化二维氮化硅光子晶体腔，实现近化学计量比二维氮化硅光子晶体腔最高约80000的品质因数，从同一腔观测到二次与三次谐波产生，确立其为非线性光子学及异质集成光子器件的有前景平台。
2026-10-28 physics.optics
Heterogeneous back-end-of-line integration of thin-film lithium niobate on active silicon photonics for single-chip optical transceivers
South China Normal University（华南师范大学）；Chongqing United Microelectronics Center Co., Ltd（重庆联合微电子中心有限公司）；Zhejiang University（浙江大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）
本研究通过异质后端工艺集成薄层 lithium niobate 与活性硅光子学，实现单芯片高带宽、低功耗的光学收发器集成。
2025-12-08 physics.optics
Heterogeneously integrated GaAs waveguides on insulator for efficient frequency conversion
通过非线性集成光子学的发展，已经取得了巨大的科学进步。突出的例子是微谐振器中的克尔频率梳产生，以及非线性光子波导中的超连续谱产生和频率转换。高转换效率使非线性光学的应用成为可能，包括高速光信号处理、计量学以及量子通信和计算等广泛方向。在这项工作中，我们展示了一个砷化镓绝缘体（GaAs）平台的非线性光子学。GaAs具有最高的二阶和三阶非线性光学系数，并且使用二氧化硅包层导致波导具有大的折射率对比度和低的传播损耗，用于非线性过程的扩展设计。通过利用这些特性并开发具有GaAs的纳米纤维，我们报告了在2 μ m的基波波长下13，000%W-1cm-2的记录归一化二次谐波效率。这项工作为高性能非线性光子集成电路（PIC）铺平了道路，它不仅可以通过从根本上降低功耗和占地面积将先进的功能转移到实验室之外，而且还可以实现未来的光源和探测器。
2018-05-29 physics.app-ph physics.optics
Metasurfaces with bound states in the continuum enabled by eliminating first Fourier harmonic component in lattice parameters
传统的光子晶格，如超材料和光子晶体，表现出各种有趣的物理特性，这归因于晶格参数的周期性调制。在这项研究中，我们介绍了新类型的光子晶格，即傅立叶组件工程超颖表面，不具有晶格参数中的第一傅立叶谐波分量。我们证明，这些超颖表面支持连续的高$Q$第二阻带附近的束缚态。周期调制中的工程傅里叶谐波分量的概念为在人工周期结构中操纵电磁波提供了一种新的方法。
2021-04-05 physics.optics
Heterogeneously integrated silicon photonics for the mid-infrared and spectroscopic sensing
除了作为微电子学的基础材料外，在光学方面，晶体硅长期以来一直用于制造红外透镜和反射镜。近年来，硅已成为实现光互连和通信光子器件大规模集成的关键材料。对于光学，硅具有显著的优势：它提供了非常高的折射率，并且在1.2至8微米的光谱范围内高度透明。为了充分利用硅在非常广泛的范围内的优异性能，并实现新的光电功能，在这里，我们描述了一种通用的方法来集成硅光子器件在任意衬底上。特别是，我们应用该技术成功地集成硅微环谐振器在中红外兼容基板上的操作中红外。这些高性能中红外光学谐振器首次用于演示有机化学品的片上腔增强中红外光谱分析，检测限小于0.1 ng。
2014-03-06 physics.optics
Heterogeneously integrated lithium tantalate-on-silicon nitride modulators for high-speed communications
本研究实现钽酸锂薄膜与低损耗氮化硅光子集成电路的晶圆级异质集成，制备的调制器兼具低损耗、高带宽优势，验证了钽酸锂在宽带光子学领域的应用潜力。
2025-09-05 physics.app-ph physics.optics
Micro-Transfer Printing of Lithium Niobate on 200 mm Silicon Photonics: A High-Speed Heterogeneous Wafer-Scale Platform
Ghent University（根特大学）；imec
本文通过微转印技术将薄膜铌酸锂集成到硅光子平台，实现了高精度、高产率的晶圆级异质集成，并展示了低损耗、低半波电压和超过70 GHz带宽的高速调制性能。
2026-06-16 physics.optics
Second-harmonic generation via double topological valley-Hall kink modes in all-dielectric photonic crystals
非线性拓扑光子学探索了拓扑相位和非线性光学领域的共同主题，有望开辟拓扑光子学的新范式。在这里，我们展示了二次谐波产生（SHG）通过双拓扑谷霍尔扭结模式在全介质光子晶体（PhCs）的非线性相互作用。我们首先表明，两个拓扑频率带隙可以创建周围的一对频率，$ω_0$和$2ω_0$，通过缺口出相应的狄拉克点在二维蜂窝光子晶体。在两个频率带隙内产生了沿着以镜像对称方式放置在一起的两个光子晶体之间的扭结型畴壁界面的谷-霍尔扭结模式。重要的是，通过全波模拟和模式色散分析，我们表明，可调谐的，双向相位匹配的SHG通过两个带隙内的谷霍尔扭结模式的非线性相互作用，可以实现。特别是，通过使用与谷霍尔扭结模式的磁性部分相关联的斯托克斯参数，我们引入了一个新的概念，SHG定向二向色性，这是用来表征用于感测手性分子的光学探针。我们的工作开辟了新的途径，拓扑保护的非线性混频和有源光子器件实现在全介质材料平台。
2021-04-07 physics.optics
Heterogeneously Integrated Squeezed-Light Generation and Detection on a Single Photonic Chip
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本文通过异质集成技术在单光子芯片上实现压缩光产生、路由与平衡零差探测，测得含34个量子模式的双模压缩量子微梳约3 dB压缩度，建立了全集成压缩光量子光子系统的可扩展架构。
2026-08-14 physics.optics quant-ph
A heterogeneous III-V/silicon integration platform for on-chip quantum photonic circuits with single quantum dot devices
光子集成是光子量子科学的一项使能技术，提供比传统体光学更大的可扩展性、稳定性和功能性。在这里，我们描述了一个可扩展的，异构的III-V/硅集成平台，以生产硅$_3$ N $_4$光子电路，将GaAs基纳米光子器件含有自组装的InAs/GaAs量子点。我们证明了纯单光子发射从GaAs波导和腔中的单个量子点-其中观察到自发发射率的强控制-直接发射到Si $_3$ N $_4$波导中，通过倏逝波耦合效率> 90%。迄今为止，InAs/GaAs量子点构成了最有前途的固态触发单光子源，提供明亮、纯净且难以区分的发射，并且可以通过电学和光学控制。Si $_3$ N $_4$波导提供低损耗传播、可定制的色散和高克尔非线性，这对于线性和非线性光信号处理到量子水平是理想的。我们将这两者结合在一个集成平台中，这将使一类新的可扩展，高效和通用的集成量子光子器件成为可能。
2016-11-23 physics.optics quant-ph
On-chip Lithium Niobate Heterogeneous Photonic Crystal Nanocavity Laser
本文在掺铒薄膜铌酸锂上制备异质光子晶体纳米束腔，首次实现亚微米模式体积、低阈值（163 μW）的单模片上激光器，为C波段集成光源提供新方案。
2023-12-25 physics.optics
$f$-2$f$ self-referencing for silicon nitride photonics via a heterogeneously integrated lithium niobate layer
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；LIGENTEC SA（LIGENTEC公司）；Universität Hamburg UHH（汉堡大学）
本研究在异质集成Si$_3$N$_4$/LiNbO$_3$平台上实现片上$f$-2$f$自参考，通过空间分离超连续谱产生与二次谐波产生，检测到30 dB信噪比的载波包络偏移频率，为低损耗氮化硅光子学提供自参考超快脉冲源方案。
2026-10-20 physics.optics
Photon-pair generation in a heterogeneous silicon photonic chip
集成硅光子学在推动量子信息和量子科学的应用方面发挥了重要作用。然而，由于不同的材料特性，在均质材料的基础上集成所有具有优异性能的组件是具有挑战性的。在这里，通过在异质硅平台中结合高非线性和低损耗，我们通过氢化非晶硅波导中的自发四波混频有效地产生高质量的光子对，并通过低损耗氮化硅波导将它们路由到芯片外。在光子对产生率为1.94 MHz的这种异质设计中，达到了创纪录的高符合-偶然率值1632.6（$\pm$ 260.4）。我们还展示了一个广泛的多通道光子源的符合率为200一致。最后，我们测量了最低$g^{(2)}_H(0)$为0.1085 $\pm$ 0.0014的预示单光子。我们的研究结果表明，异质硅平台作为一个理想的平台，有效地产生光子对，并路由它们的芯片外的低损耗。它还通过收集不同材料的不同特征为未来的混合光子集成电路铺平了道路。
2022-08-30 physics.optics quant-ph
Heterogeneously Integrated Diamond-on-Lithium Niobate Quantum Photonic Platform
John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Q-NEXT, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室Q-NEXT）
该研究通过异质集成金刚石与锂铌酸盐平台，实现了高效光子传输和低损耗耦合，为量子网络和集成光子电路的发展提供了新路径。
2026-03-09 physics.optics quant-ph
Nanocavity-Enhanced Second-Harmonic Generation from Colossal Quantum Dots
本文通过将巨型量子点与氮化硅纳米束腔集成，利用超快脉冲激光泵浦实现了增强因子约3040的腔增强二次谐波产生，为低功率片上非线性光学提供了可扩展的量子点-腔平台。
2025-03-05 physics.app-ph physics.optics
