Периодически полированные тонкопленочные микрокольцевые резонаторы из ниобата лития с эффективностью генерации второй гармоники 250 000%/W

Ниобат лития (LN), часто называемый кремнием фотоники, в последнее время вышел на передний план исследований нелинейной оптики на чипе после демонстрации как платформа интегрированной фотоники с ультранизкими потерями. Благодаря высокой квадратичной нелинейности (χ(2)) LN обеспечивает множество важных приложений, таких как генерация второй гармоники (SHG), спонтанное параметрическое понижение и оптический параметрический генератор. В настоящей работе мы демонстрируем высокоэффективную SHG в двухрезонансных периодически полированных z-ориентированных микрокольцах из LN, где квазифазовая синхронизация реализована методом полевого формирования доменов. Двухполосную работу достигают оптимизацией условий связи в основной и второй гармонике с использованием одного шкивового волновода. В результате при накачке периодически полированного микрокольца LN в режиме низкой мощности около 1617 нм достигается эффективность на чипе 250 000%/W, что является передовым значением среди современных платформ интегрированной фотоники. Абсолютная коэффициент конверсии 15% зарегистрирован при низкой мощности накачки 115 μW в волноводе. Такие периодически полированные микрокольца LN также представляют собой универсальную платформу для других резонаторно-усиленных квазифазово-согласованных χ(2) нелинейных оптических процессов.