O niobato de lítio de filme fino (TFLN) surgiu recentemente como uma plataforma nanofotônica versátil. Com as vantagens de alto confinamento óptico, interação luz-matéria aprimorada e controle de dispersão flexível, os dispositivos de niobite de lítio com pólos periódicos (PPLN) baseados em TFLN superam seus equivalentes herdados em eficiência óptica não linear e tamanho do dispositivo.
Um grande desafio dos dispositivos PPLN baseados em TFLN é como obter um acoplamento fora do chip eficiente e de banda larga. Devido à falta de um esquema de acoplamento de banda larga eficiente, as eficiências normalizadas de geração de segundo harmônico (SGH) geral e no chip (fibra a fibra) são muito baixas para muitas aplicações práticas de dispositivos PPLN baseados em TFLN. Até o momento, é possível obter alta eficiência de acoplamento na banda C, mas um acoplador de borda eficiente que pode cobrir comprimentos de onda do infravermelho próximo (~1550 nm) e do visível (~775 nm) não foi desenvolvido até agora. .

Conforme relatado em Advanced Photonics Nexus , pesquisadores da Universidade Sun Yat-sen e da Universidade de Nanjing projetaram e fabricaram um acoplador de borda TFLN de banda ultralarga e eficiente. Eles descobriram que o acoplador convencional de duas camadas não funciona bem na banda de 775 nm, devido à incompatibilidade do índice de refração entre o guia de ondas do revestimento e a estrutura do conversor de tamanho de ponto (SSC).

Para resolver esse problema, eles projetaram um acoplador eficiente trabalhando em 1550 nm e 775 nm. Consiste em um SiO suspenso₂ guia de ondas com braços de suporte e um SSC de três camadas, incluindo cones de camada superior, intermediária e inferior. A luz da fibra com lente é acoplada ao SiO₂ guia de onda e, em seguida, transferido para os guias de onda TFLN-rib através do SSC. O SSC de três camadas resolve o problema de acoplamento da estrutura convencional do acoplador de duas camadas em comprimentos de onda curtos. A perda de acoplamento medida é de 1 dB/faceta em 1550 nm e 3 dB/faceta em 775 nm.

O trabalho também demonstra as vantagens do acoplador projetado em aplicações não lineares. Eles atingem uma eficiência normalizada SGH geral recorde com um esquema de acoplamento fibra-para-chip e uma alta eficiência de segundo harmônico no chip correspondente. Comparado com os dispositivos de última geração, a eficiência normalizada geral é supostamente maior em duas a três ordens de magnitude.

O autor sênior Xinlun Cai, professor da Escola de Eletrônica e Tecnologia da Informação da Universidade Sun Yat-sen, observa:"O aumento da eficiência SHG fibra a fibra é um aspecto crítico de quase todas as demonstrações fotônicas. chips fotônicos quânticos, que são frequentemente apontados como apropriados para uso em sistemas fotônicos de próxima geração, mas sofrem perdas de acoplamento muito altas". A equipe antecipa que seu trabalho expandirá as aplicações práticas de dispositivos PPLN baseados em TFLN. + Explorar mais

Modulação acústico-óptica altamente eficiente usando guias de onda híbridos de niobato de lítio-calcogeneto de filme fino não suspensos