Geração de segundo harmônico em micror anéis de nitreto de alumínio com eficiência de conversão de 2500%/W

Circuitos integrados fotônicos prometem ser plataformas miniaturizadas e escaláveis para processamento de informação fotônica clássica e quântica. A não linearidade de segunda ordem (χ(2)) é a base de muitas aplicações importantes, como geração de segundo harmônico, conversão paramétrica espontânea e oscilação paramétrica óptica. Aqui, apresentamos uma investigação sistemática e otimização da geração de segundo harmônico em um ressonador de microring de nitreto de alumínio de ressonância dupla. Ao otimizar o fator de qualidade, engenheirar independentemente as condições de acoplamento para operação de banda dupla e cumprir perfeitamente as condições de ajuste de fase através da sintonização térmica, demonstramos uma eficiência de geração de segundo harmônico de 2500%  W−1 no regime de baixa potência de bomba. Até onde sabemos, esse é um valor de ponta entre todas as plataformas fotônicas integradas. Também estudamos o regime de alta potência onde a depleção de potência da bomba é não negligenciável. Uma eficiência de conversão de 12% é alcançada com 27 mW de potência de bomba. Nosso gerador de segundo harmônico de alta eficiência permite conversão de frequência integrada e bloqueio de frequência entre sistemas visíveis e infravermelhos, e nossa abordagem também pode ser aplicada a outras plataformas fotônicas.