Circuitos integrados fotónicos no lineales, ultrabajos en pérdida y sin interacción de modos espaciales, compactos

Resumen Los guías de onda multimodo se utilizan de manera ubicua en la fotónica integrada. Aunque la interacción entre diferentes modos propios de la guía de onda espacial puede inducir fenómenos no lineales novedosos, la interacción de modos espaciales es típicamente indeseada. Se han favorecido los giros adiabáticos, como los giros de Euler, para suprimir la interacción de modo espacial. Aquí, adaptamos y optimizamos los giros de Euler para construir microresonadores racetrack compactos basados en circuitos integrados fotónicos de nitruro de silicio ultrabajos en pérdida y multimodo. Los microresonadores racetrack tienen una huella de solo 0.21 mm² para un rango espectral libre de 19.8 GHz, adecuados para una integración fotónica estricta. Investigamos cuantitativamente la supresión de la interacción de modo espacial en los microresonadores racetrack con giros de Euler. Mostramos que la baja tasa de pérdida óptica (15.5 MHz) se conserva, a la par con la fuerza de interacción de modos (25 MHz). Esto da como resultado un perfil de dispersión de microresonador no perturbado. Además, generamos un solitón de Kerr disipativo único con una tasa de repetición de 19.8 GHz sin esquemas complejos de ajuste de láser o láseres auxiliares. Los giros de Euler optimizados y los microresonadores racetrack pueden ser bloques de construcción para sistemas fotónicos no lineales integrados, así como circuitos lineales para procesadores programables o computación cuántica fotónica.