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具有宽波长范围的碳化硅光源

2022-4-3 21:43| 发布者: everydayness| 查看: 331| 评论: 0

摘要: 2022年3月29日,匹兹堡Carnegie Mellon大学的一个研究小组展示了一种基于光梳技术的碳化硅的芯片级宽带光源,该微型光学器件的尺寸小于0.1 mm。
         2022年3月29日,匹兹堡Carnegie Mellon大学的一个研究小组展示了一种基于光梳技术的碳化硅的芯片级宽带光源,该微型光学器件的尺寸小于0.1 mm。
         
         这种宽频带光源通常在光纤或非线性晶体中得到更好的体现。

         传统上用作研磨材料或用于高温高压电子设备的碳化硅,由于其独特的性能,最近成为一种很有前途的材料。这种材料具有强烈的二阶和三阶非线性系数,并拥有多种色心,可用于丰富的量子应用。

(a)基于紧凑型微环形谐振器的4H-SiC绝缘子上梳状频率发生器平台示意图俯视图(左)和横截面(右)。在该团队的纳米制造中,侧壁角(θ)估计接近80°到85°; (b)36 μm半径SiC微环的扫描电镜图。SiC厚度固定在500 nm,基座层为50 nm;(c)模拟综合分布;(d)模拟半径为36μm 、 RW 为1.8 μm、输入功率为100mw 的 SiC 微环 TE00模的梳状光谱,其光谱带宽超过一个倍频程,在波长1150nm 附近产生色散波。由光子学研究提供。

         对于许多计量和计时相关的应用,一个倍频以上的梳状带宽是必要的。研究人员所研究的多型碳化硅4H-SiC,具有很强的二阶非线性,可以通过二次谐波生成加倍频率。

         “制造过程经过了精心优化,以定义具有光滑表面的微小环形结构,”电子与计算机工程助理教授李庆说,“由于共振效应,被限制在这些所谓的微环中的光会经历显著的功率增强,这种共振效应强大到足以引发一种光学非线性响应,称为克尔效应。”

         因此,如果输入的激光是接近1550nm的单一波长,输出光由1150至2400nm的多个波长组成。由于复合频率线是离散且间隔相等的,因此这种特殊类型的光被称为光学梳。

         “这项工作是这种宽带光梳在碳化硅中的首次展示,证明了它作为一种有效的非线性材料与更常见的材料(如硅和氮化硅)相比的竞争力。”李庆说,“我们的目标是开发一系列设备技术,包括频率的产生、调制和转换,并将它们与在碳化硅平台上实现的量子技术无缝结合。”

        该研究发表在Photonics Research(www.doi.org/10.1364/PRJ.449267)上。


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