Введение в нелинейную интегрированную фотонику: структуры и устройства

Сочетание технологий интегрированной оптики с нелинейной фотоникой, приведшее к развитию нелинейной интегрированной фотоники, также открыло путь созданию прорывных новых устройств и приложений. В сопроводительной статье, также представленной для публикации в этом журнале, мы вводим основные физические процессы, участвующие в приложениях нелинейной фотоники, и обсуждаем фундаментальные основы этой области исследований. Приложения, в свою очередь, стали возможны благодаря наличию подходящих материалов с высокими нелинейными коэффициентами и/или за счёт проектирования направляющих структур, которые могут усиливать нелинейные свойства материала. Обзор традиционных и инновационных нелинейных материалов представлен там. В данной статье мы обсуждаем процессы изготовления и платформы интеграции с ссылками на полупроводники, стекла, ниобат лития и двумерные материалы. Представлены различные волноводные структуры. Кроме того, мы приводим несколько примеров интегрированных нелинейных фотонных устройств, предназначенных для использования в оптических коммуникациях, полностью оптической обработке сигналов и вычислениях, а также в квантовой оптике. Наша цель — предложить широкий обзор, пусть и несомненно не исчерпывающий. Тем не менее мы надеемся, что работа в целом даст руководство для новичков в этой области и некоторые подсказки заинтересованным исследователям для более детального изучения настоящего и будущего развития этой актуальной и быстрорастущей области.