Ultra-low threshold CW Triply Resonant OPO in the near infrared using Periodically Poled Lithium Niobate
我们已经运行了连续三重谐振OPO使用PPLN晶体泵浦的Nd：YAG激光在1.06微米，并产生信号和闲频模式在2-2.3微米范围内。OPO在长时间内稳定地工作在单模工作中，泵浦阈值低至500微瓦。
2001-05-30 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
Periodically-Poled Silicon [Updated]
我们提出了一类新的光子器件的周期性应力场的基础上，使二阶非线性以及准相位匹配的硅。周期性极化硅（PePSi）为硅光子学增加了周期性极化能力，并允许将硅的优异晶体质量和先进制造能力用于基于二阶非线性效应的器件。作为PePSi技术的效用的一个例子，我们提出的模拟表明，中波红外辐射可以有效地产生通过差频产生近红外与50%的转换效率。这种技术也可以用压电材料实现，这提供了动态控制X（2）非线性的能力。
2009-03-16 physics.optics
2W/nm Peak-power All-Fiber Supercontinuum Source and its Application to the Characterization of Periodically Poled Nonlinear Crystals
我们展示了一个均匀的高光谱亮度和峰值功率密度的全光纤超连续谱光源。该源由纳秒镱光纤激光器和最佳长度PCF组成，产生峰值功率密度为2 W/nm的连续谱，在590至1500 nm之间的光谱变化小于5 dB。每纳米峰值功率密度的瓦特水平使得能够使用这种源来表征非线性材料。该源的应用证明了几个周期性极化晶体的表征。
2007-04-13 physics.optics
Coupled orbital angular momentum conversions in a quasi-periodically poled LiTaO3 crystal
实验研究了准周期极化钽酸锂晶体中耦合非线性光学过程的轨道角动量转换。在这种晶体中，三次谐波产生（THG）通过耦合的二次谐波产生（SHG）和和频产生（SFG）过程来实现，即，SHG依赖于SFG，反之亦然。在这种耦合非线性光学过程中，相互作用波的OAM被证明是守恒的。实验中，随着输入OAM的增加，由于基频光强度的降低，转换效率降低。我们的研究结果提供了更好的理解的OAM转换，它可以用来有效地产生一个光学OAM状态在一个短波长。
2016-01-11 physics.optics
Arbitrary access temporal pulse cloaking and restoring in periodically poled lithium niobate
时间斗篷激发了量子和光纤通信隐藏时间事件的安全性和效率研究的创新。现有的具有ps ~ns掩蔽窗口的时间掩蔽方法大多采用三阶非线性。在这里，我们探讨了一个时间斗篷永久隐藏脉冲事件使用高效率的二阶非线性。将时间脉冲事件伪装成具有恒定强度的连续波，并通过连续波与探针之间的偏振相关和频产生过程来恢复。周期极化锂离子晶体中准相位匹配的二阶非线性过程的变化保证了脉冲事件在传输过程中不会被窃取。这种时间隐身在锂离子薄膜光子集成电路的信息安全中具有良好的应用前景。
2019-11-23 physics.optics
Far infrared to terahertz widely tunable narrow linewidth light source via surface-emitting periodically poled thin film lithium niobate waveguides
本文提出利用表面发射周期性极化薄膜铌酸锂波导实现远红外至太赫兹宽可调窄线宽光源，通过差频产生模拟证明在30 THz处可实现25 THz宽调谐范围。
2023-06-01 physics.optics
Guided-wave frequency doubling in surface periodically poled lithium niobate: competing effects
利用质子交换和表面周期极化实现了准相位匹配α相锂离子通道波导的二次谐波产生。由于有限的铁电畴深度，我们可以观察到二次谐波产生和自相位调制之间的相互作用，由于级联和立方效应，导致非线性共振位移。数据简化使我们能够评估近红外的二次非线性以及未反转域的深度。
2012-09-24 physics.optics
Broadband Second Harmonic Generation using Fixed-Period Periodically Poled Lithium Niobate
University College London（伦敦大学学院）
本研究通过调整标准PPLN晶体角度实现宽频带二次谐波生成，展示了SHG带宽的显著增强。
2026-01-29 physics.optics
Systematic Analysis of Ferroelectric Domain Dynamics in Periodically Poled Lithium Niobate Waveguides Using Two-Photon Microscopy and Digital Imaging Processing
Phase Sensitive Innovations Inc（Phase Sensitive Innovations 公司）；University of Delaware（特拉华大学）
本研究利用双光子显微镜和数字图像处理技术，系统分析周期性极化锂铌酸波导中铁电域动态，提出了一种可扩展的表征方法以优化PPLN器件制造。
2026-02-08 physics.optics
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
Mapping of periodically poled crystals via spontaneous parametric down-conversion
基于自发参量下转换，提出了一种表征周期极化晶体的新方法。该方法被证明在晶体的Y：LiNbO 3，Mg：Y：LiNbO 3与非均匀的周期性极化结构，直接获得下Czochralski生长程序和设计的应用OPO在中红外范围。通过对可见光自发参量下转换频率-角谱的特殊处理，确定了OPO的折射率、有效工作周期和波长的红外色散。提出了一种基于自发参量下转换的二维映射方法，用于表征周期极化样品输入窗口上体准相位匹配效率的空间分布。
2005-05-31 physics.ins-det physics.optics
Ultra-efficient and highly-tunable second-harmonic generation in Z-cut periodically poled lithium niobate nanowaveguides
薄膜绝缘体上的锂氧化物（LNOI）已经成为用于线性、非线性和电光的优异集成光子学平台。在这里，我们结合准相位匹配，色散工程，和紧模式限制，实现高效率和宽波长可调谐性的非线性参量过程。在毫米长的Z切LNOI波导上，我们通过0型准相位匹配展示了超高效（$1900\pm500 \% $ W $^{-1}$ cm $^{-2}$）和高度可调谐（-1.71 nm/K）的从1530 nm到1583 nm的二次谐波产生。我们的技术适用于光学谐波产生，量子光源，频率转换，和许多其他光子信息处理在可见光到中红外光谱带。
2020-04-05 physics.optics
Pulse Sequences for Efficient Multi-Cycle Terahertz Generation in Periodically Poled Lithium Niobate
提出了利用激光脉冲序列驱动低温冷却的周期性极化极化锂离子电池中的高能量、高峰值功率和多周期太赫兹脉冲的级联差频产生。考虑太赫兹波与光波的耦合非线性相互作用的详细模拟表明，在几百皮秒的太赫兹脉冲宽度下，可以实现前所未有的光-太赫兹能量转换效率> 5%，峰值电场达到几百兆伏/米。所提出的方法，以规避激光诱导的损伤，在焦耳级泵浦1 $μ$ m激光器，使多周期太赫兹源的脉冲能量>> 10毫焦耳。提出并分析了各种脉冲序列格式。介绍了考虑级联差频产生、自相位调制、级联二次谐波产生和激光损伤的周期极化结构的数值计算。前所未有的研究物理太赫兹产生在这种高转换效率的制度，限制和实际考虑进行了讨论。沿晶体长度改变极化周期和进一步减少吸收被示出导致甚至更高的能量转换效率>> 10%。一个有效的任意脉冲格式和重要情况下的封闭形式的表达式的解析公式。优化转换效率在0.1-1太赫兹范围内，相应的峰值电场，晶体长度和太赫兹脉冲特性的参数提供。
2016-06-16 physics.optics
Average-power scalability of multi-cycle terahertz sources based on periodically poled lithium niobate stacks
本文首次研究了基于PPLN晶圆堆叠的窄带多周期太赫兹源的高平均功率可扩展性，通过高能量飞秒激光器在10-kHz下实现26.4 mW输出，并揭示了强透镜效应的限制及缓解策略。
2025-09-16 physics.optics
Generation of Polarization Squeezing with Periodically Poled KTP at 1064 nm
报道了基于周期极化KTP晶体（PPKTP）的I型光参量放大器（OPA）在1064 nm处直接产生偏振压缩的实验研究。偏振压缩态的正交偏振模式都由OPA腔模式定义，并且由PPKTP晶体引起的双折射由第二个但不活动的PPKTP晶体补偿。观察到3.6dB的斯托克斯参量压缩和9.4dB的反压缩。
2007-03-06 physics.optics quant-ph
Efficient cryogenic nonlinear conversion processes in periodically-poled thin-film lithium niobate waveguides
首次研究了周期极化TFLN波导在7 K低温下的非线性转换过程，发现其在低温和室温下均保持高转换效率，且低温光子对源具有高亮度和宽带宽，为可扩展量子光子系统奠定基础。
2024-12-22 physics.optics quant-ph
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
Stimulated Raman scattering in an optical parametric oscillator based on periodically poled MgO-doped stoichiometric LiTaO3
观察了基于掺MgO周期极化化学计量比钽酸锂晶体的单共振光参量振荡器的光谱随泵浦功率的演化。分析了非线性晶体中受激喇曼散射级联喇曼激光的产生。观察到并理解了寄生倍频和和频产生现象。腔内拉曼散射的强烈减少是通过仔细调整腔损耗获得的。
2009-02-20 physics.ins-det physics.optics
Squeezed Light Generation in Periodically Poled Thin-Film Lithium Niobate Waveguides
本研究在薄膜铌酸锂平台上实现电信波长片上宽带真空压缩，集成低损耗耦合器的器件测得1.4 dB压缩度，无耦合器的高效波导推断62 mW泵浦下片上压缩超10 dB，为可扩展量子光子系统提供支撑。
2025-10-29 physics.optics
Low random duty-cycle errors in periodically-poled KTP revealed by sum-frequency generation
当抽运波长小于目标波长时，极化非线性晶体中的低噪声量子频率转换已被证明具有挑战性。这至少在很大程度上是泵浦光子的寄生自发参数下转换的结果，其效率通过周期性极化中的制造误差而增加。在这里，我们通过测量在从0到大于400 $π$的大相位失配范围内的和频产生（SFG）效率，来验证商业极化的块状磷酸钛氧钾（ppKTP）的极化质量。在探测范围内，SFG效率表现得接近理想，并下降到$10^{-6}$的归一化效率。我们的研究结果表明，任何背景基座，这将形成随机占空比误差在ppKTP大幅减少时，相比，周期性极化的锂离子电池。随机占空比误差的标准偏差可以被估计为小于域长度的2%。由此，我们期望噪声谱密度比当前最先进的单步频率转换器的噪声谱密度小至少一个数量级。
2021-06-03 physics.optics quant-ph
Robust Poling and Frequency Conversion on Thin-Film Periodically Poled Lithium Tantalate
本文提出一种稳健的周期极化工艺，通过优化参数实现薄膜铌酸锂脊形波导，获得208 %W-1cm-2的二次谐波转换效率，接近理论值，扩展了其在量子光子学等领域的应用。
2025-04-24 physics.optics
Periodically poled thin film lithium niobate microring resonators with a second-harmonic generation efficiency of 250,000%/W
被许多人称为光子学中的硅的钛酸锂（LN），自从作为超低损耗集成光子学平台被证明以来，最近已经上升到芯片级非线性光学研究的最前沿。由于其显著的二次非线性效应（$χ^{(2)}$），LN激发了许多重要的应用，如二次谐波产生（SHG），自发参量下转换和光学参量振荡。在这里，我们展示了高效率的二次谐波双谐振，周期性极化的z切LN微环，其中准相位匹配是通过场辅助域工程实现的。同时，通过优化基波和二次谐波带的耦合条件，实现了单滑轮波导的双频工作。因此，当在大约1617 nm的低功率区域中泵浦周期性极化的LN微晶体时，实现了250，000%/W的片上SHG效率，这是当前集成光子平台中报道的最先进的值。当泵浦功率为115 $μ$ W时，光波导的绝对转换效率为15%.这种周期性极化LN微环也为其他腔增强准相位匹配$χ^{(2)}$非线性光学过程提供了一个通用平台。
2019-10-31 physics.optics quant-ph
Second harmonic generation at 399 nm resonant on the $^{1}S_{0}-^{1}P_{1}$ transition of ytterbium using a periodically poled LiNbO$_{3}$ waveguide
我们展示了一个紧凑和强大的方法，用于产生一个399 nm的光谐振的$^{1}S_{0}-^{1}P_{1}$过渡镱使用单通周期性极化铌酸锂$_{3}$波导的二次谐波产生（SHG）。当将380 mW的798 nm基波功率耦合到波导时，在399 nm处获得的输出功率为25 mW。我们观察到，在6mW的低功率下，SHG功率在13小时内没有下降。所获得的倍频光已被用作注入锁定的种子光，这为激光冷却镱提供了足够的功率。
2016-05-23 physics.atom-ph physics.optics
Segment-chirped periodically poled lithium niobate waveguides for broadband supercontinuum generation
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Sichuan University（四川大学）；A ∗ STAR Quantum Innovation Centre (Q.InC), Agency for Science, Technology and Research (A ∗ STAR)（A*STAR量子创新中心（Q.InC），科学技术研究局（A*STAR））；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文提出分段啁啾周期性极化铌酸锂纳米光子波导，通过离散化啁啾极化分布实现高保真铁电畴反转和宽带准相位匹配，实验上产生了覆盖三个光学倍频程（320-2600 nm）的光谱平坦超连续谱。
2026-05-29 physics.optics
Observation of triply coincident nonlinearities in periodically poled KTiOPO4
我们报告的同时准相位匹配的所有三种可能的非线性传播沿X轴的周期极化（PP）KTiOPO4（KTP）的二次谐波产生的745 nm脉冲光从1490 nm亚皮秒脉冲在PPKTP晶体与45.65微米的极化周期。这证实了K. Kato和E. Takaoka [Appl.Opt.41，5040（2002）]。这种重合的非线性对于实现多体连续变量纠缠的紧凑源是重要的[Pfister等人，物理评论A 70，020302（2004）]，我们提出了一个新的更简单的方法纠缠四个领域，基于这种三重符合。
2005-05-17 physics.optics quant-ph
First-order quasi-phase-matched blue light generation in surface-poled Ti:indiffused lithium niobate waveguides
我们证明了有效的一阶准相位匹配的二次谐波产生在表面周期性极化的Ti：indiffused LiNbO_3波导; 6 mW的连续波蓝色辐射（波长= 412.6 nm）产生显示出潜在的表面域反转有效的非线性波导相互作用。
2012-09-24 physics.optics
Highly efficient source for frequency-entangled photon pairs generated in a 3rd order periodically poled MgO-doped stoichiometric LiTaO3 crystal
本研究基于周期极化掺MgO化学计量比LiTaO3晶体的三阶0型准相位匹配自发参量下转换，构建了高效离散频率纠缠光子对源，生成的双光子态宽光谱、高离散度，且无需光谱滤波即可验证纠缠。
2015-06-14 physics.optics quant-ph
Terahertz generation in Czochralski grown periodically poled Mg:Y:LiNbO3 via optical rectification
采用正则泵浦-探测实验技术，研究了提拉法生长的周期极化Mg：Y：LiNbO 3（PPLN）晶体中通过光整流和混频产生和探测太赫兹（THz）波。对于非线性光栅周期为0.03和0.06 mm的PPLN，分别获得了频率为1.37 THz和0.68 THz以及1.8 THz的THz波。考虑低频声子-极化激元模的色散和阻尼，建立了一个通用的理论模型。研究结果表明，通过泵浦脉冲整流，可以在正向和反向产生太赫兹波。产生的太赫兹波取决于激光脉冲的光谱形状、准相位失配和晶体的色散特性。
2005-03-22 physics.ins-det physics.optics
Low-loss thin-film periodically poled lithium niobate waveguides fabricated by femtosecond laser photolithography
针对干法刻蚀PPLNOI波导传播损耗高的问题，提出利用光刻辅助化学机械刻蚀结合高压脉冲极化制备低损耗波导，实现创纪录低损耗和接近电子束光刻水平的二次谐波转换效率。
2025-04-29 physics.optics
High resolution x-ray investigation of periodically poled lithium tantalate crystals with short periodicity
钽酸锂晶体中的畴工程技术是一种在非线性光学应用中得到广泛研究的方法。然而，对于一些感兴趣的情况，需要实现短周期结构（< 2 μm），这使得它们的表征难以用标准技术。在这项工作中，我们表明，高分辨率的X射线衍射是一种方便的方法，这种结构的表征，使我们能够以非破坏性的方式获得信息，如平均畴周期，畴壁倾斜，和整体结构质量。
2012-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband bright biphotons from periodically poled triple-resonance metasurface
Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS), Department of Electronic Materials Engineering, Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学变革性超光学系统卓越中心（TMOS）电子材料工程系物理研究学院）；School of Physics, Nanjing University（南京大学物理学院）；Institute of Applied Physics, Abbe Center of Photonics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理研究所阿贝光子学中心）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
本研究提出一种周期性极化三共振超材料，实现宽频带高亮度双光子源，显著提升速率和带宽性能。
2025-02-13 physics.optics quant-ph
Ultrabroadband Nonlinear Optics in Nanophotonic Periodically Poled Lithium Niobate Waveguides
具有二次非线性的波导中的准相位匹配相互作用实现了高效的非线性频率转换。在这篇文章中，我们展示了第一代器件，该器件将纳米光子波导中的色散工程与周期性极化锂离子电池（PPLN）中的准相位匹配非线性相互作用相结合。这种组合使准静态相互作用的飞秒脉冲，减少了几个数量级的脉冲能量的要求，从皮焦耳到毫微微焦耳。我们实验证明了与二次谐波产生相关的两种效应。首先，我们观察到有效的准相位匹配的二次谐波产生与<100 fJ的脉冲能量。其次，在强相位失配的限制下，我们观察到两个谐波的光谱展宽，脉冲能量仅为2-pJ。这些结果奠定了基础，一类新的非线性器件，其中的协同工程的色散与准相位匹配，使有效的非线性光学在毫微微焦耳水平。
2019-09-19 physics.app-ph physics.optics
Watt-level second harmonic generation in periodically poled thin-film lithium tantalate
Institute of Physics, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Center of Quantum Science and Engineering (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）；Institute of Electrical and Micro Engineering (IEM), Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院电气与微工程研究所）
本研究通过优化电极几何和极化条件，实现了周期性极化薄膜锂钽酸盐波导在连续波下的瓦级二次谐波生成，突破了传统材料的功率限制。
2025-12-08 physics.optics
Towards 1% single photon nonlinearity with periodically-poled lithium niobate microring resonators
单光子非线性的缺乏一直是发展光频量子光子电路的主要障碍。在本文中，我们展示了一个双极化薄膜锂酸盐微谐振器（PPLNMR），达到5,000,000%/W的二次谐波转换效率-几乎20倍的提高超过国家的最先进的-通过访问其最大的$χ^{(2)}$张量分量$d_{33}$通过准相位匹配。相应的单光子耦合率$g/2π$估计为1.2 MHz，这是一个重要的里程碑，因为它接近社区中开发的最佳可用的锂离子酸盐微谐振器的耗散率$κ/2π$。使用定义为$g/κ$的品质因数，我们的器件达到接近1%的单光子非线性。我们表明，通过进一步缩放的设备，它是可能的，以改善单光子非线性的制度，光子阻塞效应可以体现。
2020-07-15 physics.optics quant-ph
Efficient and tunable frequency conversion using periodically poled thin-film lithium tantalate nanowaveguides
本文开发了超低损耗薄膜钽酸锂光子平台，首次实现基于z切TFLT高保真极化的二次谐波发生器，在电信与近可见光波段间实现准相位匹配，归一化效率达229 %/W/cm²，并具备稳定的温度可调谐性，适用于原子钟和量子频率转换等精密应用。
2025-05-06 physics.optics
Third-harmonic generation of spatially structured light in a quasi-periodically poled crystal
空间结构光的非线性光学过程，包括光涡旋和矢量光场，激发了许多有趣的物理效应，并在从光学成像到量子信息处理等领域有着广泛的应用。然而，空间变化偏振态矢量光场的高次谐波产生仍然是一个挑战。在这里，我们展示了三次谐波产生的空间结构光，包括矢量光场，在一个非线性Sagnac干涉仪含有精心设计的准周期极化磷酸钛氧钾的第一次。实验结果与理论预测吻合较好。我们的研究结果将使操纵空间结构的光或光子在新的波长和携带更高的轨道角动量。我们的方法在光学Skyrmion的研究中具有潜在的应用价值，并可能为产生用于量子通信和计算的空间结构纠缠光子开辟新的机会。
2022-04-08 physics.optics quant-ph
Frequency doubling of temporally incoherent light from a superluminescent diode in a periodically poled lithium niobate waveguide crystal
超辐射发光二极管放大后的自发发射在周期极化的铌酸锂波导晶体中倍频。这种超发光二极管的时间非相干辐射的特征在于相对宽的光谱带宽和类热光子统计，如测量的二阶相干度g $^{(2)}$（0）=1.9 $\pm$ 0.1所示。尽管在光谱域的非优化的情况下，我们实现了六个数量级的转换效率比以前报道的真正的非相干光。这可以通过使用具有波导结构的单空间模式辐射和准相位匹配材料来实现。这项工作是一个原则性的一步，在一个空间模式的时间非相干辐射的频率转换，以访问波长没有辐射超辐射二极管是可用的，特别是与定制的准相位匹配晶体。倍频光可能会在应用和量子光学实验中找到用途。
2017-04-04 physics.optics quant-ph
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
Cascaded periodically poled electro-optical crystal optical phased array
光学相控阵（Optical Phase-Array，OPA）具有集成度高、速度快、功耗低、控制分辨率高等特点，是新兴的光子集成电路（Photonic Integrated Circuit，PIC）、激光雷达（LiDAR）、自由空间光通信、3D打印等领域的关键器件，根据OPA的工作原理，其功能一般通过独立控制阵元的相位来实现。在实践中，这提出了克服元件数量、控制电子设备和功耗的关键权衡的主要挑战。在这里，我们给出了另一种OPA解决方案，以克服这种技术限制，在级联周期性极化电光晶体结构的形式。与现有的OPA方案相比，在当前的提议中，仅使用一个控制电子器件来控制整个阵列元件，而不管阵列元件的数量，这意味着更高的集成度和更低的功耗。利用电光晶体材料的快速响应特性，实现了一种高速、高分辨率的光束控制装置。仿真结果表明，随着级联层数的增加，角分辨率可以提高几个数量级。设计、制造了一个6层级联周期极化铌酸锂$_3$（cascaded-PPLN）的OPA原型。实验观察到级联PPLN OPA中的光束偏转，与模拟结果吻合良好。同时，通过对动态光束转向的连续演示，验证了其连续扫描和连续主动相位可调的能力。因此，这种级联的周期极化电光晶体OPA为PIC系统等光学系统的小型化和低功耗提供了一个可行的方向。
2023-03-06 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear manipulation of orbital angular momentum spectra with second- and third- harmonic generation in a quasi-periodically poled crystal
光学轨道角动量（OAM）作为光的一个重要自由度，因其固有的离散无穷维特性而受到广泛关注。OAM光谱的操纵对于从经典到量子领域的许多令人印象深刻的应用至关重要，特别是OAM光谱的非线性操纵。在这里，我们实现了OAM光谱的非线性操作，通过使用在一个单一的非线性晶体的准周期极化磷酸钛氧钾的同时二次和三次谐波产生，基波与各种OAM光谱，特别是定制的OAM光谱的二次和三次谐波。实验结果证实了理论预测。我们的方法不仅提供了一种新的方法来操纵OAM光谱在新的更短的波长，很难直接产生，但也可能会发现新的应用，在经典光学和量子光学的高维信息处理的复用。
2022-04-08 physics.optics quant-ph
Cryogenic second harmonic generation in periodically-poled lithium niobate waveguides
未来的集成量子光学技术将结合非线性光学和需要低温工作温度的组件。尽管将$χ^{(2)}$ -非线性用于量子光学（例如用于量子态产生和频率转换）的集成平台的流行，但是它们在低温下的材料性质在很大程度上未被研究。在这里，我们展示了在温度低至4.4K的光纤耦合的锂酸盐波导中的第一二次谐波产生。我们观察到的相位匹配泵浦波长在电信波段内的可再现的移位，除了瞬态的不连续性，而温度循环。我们的研究结果建立了锂离子酸盐作为一个通用的非线性光子集成平台与低温量子技术兼容。
2020-05-15 physics.optics quant-ph
Periodically poled thin-film lithium niobate ring Mach Zehnder coupling interferometer as an efficient quantum source of light
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本研究提出含PPLN波导的对称RMZI量子光源，可在亚毫瓦泵浦下生成高于-12dB的可调压缩光，还可通过20ps脉冲生成高纯度高预告效率的单光子，且兼容现有制造工艺。
2024-08-07 physics.optics quant-ph
Symmetric Second-Harmonic Generation in Sub-wavelength Periodically Poled Thin Film Lithium Niobate
本研究针对对称二次谐波产生难以实现的问题，通过在370nm周期极化的薄膜铌酸锂波导中实现铁电畴可靠控制，达成了高效连续波泵浦对称SHG，验证了亚波长周期极化可行性并开辟了相关研究新方向。
2024-07-12 physics.app-ph physics.optics
Broadband Spontaneous Parametric Downconversion in Reconfigurable Poled Linearly-Uncoupled Resonators
本文研究通过 Mach-Zehnder 干涉仪非线性耦合的周期性极化线性非耦合谐振腔中的自发参量下转换，无需色散工程即可在数百 nm 宽带内高效产生光子对。
2024-06-26 physics.optics
Broadband Quantum Photon Source in Step-Chirped Periodically Poled Lithium Niobate Waveguide
本文设计制备6.82 mm阶梯啁啾CPPLN波导，利用宽带准相位匹配实现高效SHG与带宽达99 THz的SPDC宽带光子对产生。
2025-10-04 physics.optics quant-ph
Submicron domain engineering in periodically poled lithium niobate on insulator
绝缘体上的锂氧化物（LNOI）在通信、传感和量子技术方面有着广泛的应用。近年来，LNOI中的低损耗波导已经被证明，进一步的工作通过电场极化来研究它们的非线性光学特性。目前，反转铁电畴的制造缺陷和最小特征尺寸限制了LNOI中非线性过程的效率和应用。这项工作着眼于聚焦离子束极化，并证明其潜力，以克服电场极化的局限性。我们数值研究了准相位匹配条件对极化周期和波导几何形状中的制造缺陷的敏感性，显示了其极端的敏感性。我们证明了精确制造的极化周期下降到200纳米一致超过3毫米的长度。低损耗LNOI波导的亚微米极化将通过使用不复杂的LNOI组件来解锁前所未有的有效非线性相互作用，并实现无反射镜光学参量振荡器。
2021-08-24 physics.app-ph physics.optics
Achieving precision in measuring birefringence characteristics of a periodically-poled Lithium Niobate waveguide
German Aerospace Center (DLR e.V.), Institute of Quantum Technologies（德国航空航天中心量子技术研究所）
针对集成光学中传播模式有效群折射率与体材料存在差异的问题，提出基于透射光谱傅里叶变换的原位测量技术，精确测定周期性极化铌酸锂波导双折射特性，实现光子对产生光谱品质因数的高精度预测。
2026-10-07 physics.optics quant-ph
Integrated photon-pair sources on periodically poled thin-film lithium tantalate
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；A ∗ STAR Quantum Innovation Centre (Q.InC), Agency for Science, Technology and Research (A ∗ STAR)（新加坡科技研究局（A*STAR）量子创新中心）
基于自发参量下转换，在周期性极化薄膜铌酸锂上实现了行波和共振腔集成光子对源，展示了高亮度、高纯度单光子和高保真度时间-能量纠缠。
2026-05-24 physics.optics quant-ph
Recent advances in poled lithium niobate
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Quandela（Quandela公司）
本文综述了极化铌酸锂的制造与表征技术，重点介绍了周期性极化实现准相位匹配及绝缘体上铌酸锂在集成光子学中的优势，并展望了畴工程的未来发展方向。
2026-09-28 physics.optics
Quasi-phase-matched up- and down-conversion in periodically poled layered semiconductors
本文实现周期性极化范德华半导体3R-MoS₂，在3.4μm微观厚度下获0.03%宏观频率转换效率（比现有系统薄10-100倍），还实现宽带光子对产生，开辟微观范德华晶体相位匹配非线性光学新领域。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
35 megawatt multicycle THz pulses from a homemade periodically poled macrocrystal
高功率多波长THz辐射在医学，成像，光谱学，凝聚态物质的表征和操纵中的应用受到高度追捧，并且可以支持下一代紧凑型基于激光的加速器的开发，其应用于电子显微镜，超快X射线源和亚飞秒纵向诊断。通过将适当的激光发射穿过周期性极化的非线性晶体（例如，钛酸锂（PPLN）），可以产生多倍频太赫兹辐射。不幸的是，PPLN的制造工艺需要横跨晶体宽度的相当强的电场$\mathcal{O}(10~kV/mm)$以局部反转极化域;这将晶体孔径限制在1 cm以下。因此，锂酸盐的损伤阈值限制限制了可以照射到晶体上的激光功率，这固有地限制了高功率THz脉冲的产生。在这里，我们表明，在太赫兹制度，PPLN晶体可以机械构造在空气中通过堆叠的锂硼酸盐晶片一起与180 $^{\circ}$旋转到彼此。与晶片之间的小间隙（$\sim$ 10 $μ$ m）相比，所产生的THz辐射的相对长（mm）波长支持晶片之间的接近理想的THz透射。我们使用焦耳级激光系统与$\sim$ 50毫米直径的晶片和测量高达1.3毫焦耳的太赫兹辐射对应的峰值功率为$\sim$ 35兆瓦，太赫兹功率增加了50倍，比以前的演示的概念。我们的研究结果表明，高功率太赫兹辐射可以产生与现有的和未来的高功率激光器在一个可扩展的方式，设置一个多千兆瓦的太赫兹脉冲的过程。此外，该方案的简单性为各种应用提供了合成波形的简单方法。
2019-09-16 physics.acc-ph physics.optics
Efficient single-pass third-harmonic generation at 520 nm for pumping doubly-resonant OPO
采用双极化磷酸钛氧钾（PPKTP）晶体，利用1560 nm激光经单程二次谐波（SHG）和单程和频（SFG）产生单程三次谐波（THG），获得了约545 mW的单频可调谐520 nm绿光激光输出。在单次倍频中，采用两个级联的双极化掺氧化镁锂（PPMgO：LN）晶体，获得了~ 3.5W的780.25nm倍频激光输出，最大倍频效率为26.8%。该系统可以提供一个泵浦源（520 nm）的光学参量振荡器在1560和780 nm的双色纠缠连续可变光场的产生和双色本地振荡器零差检测。
2017-02-21 physics.optics
Short-wave infrared broadband up-conversion imaging by using a noncritical phase matched bulk KTiOPO$_4$ crystal
本研究采用非临界相位匹配KTiOPO4晶体实现短波红外宽带上转换成像，克服孔径与走离限制，分辨率较周期极化晶体提升6倍和2倍，带宽覆盖生物与大气窗口。
2025-09-25 physics.optics
