电介质超表面中光热可调谐光子对生成

基于集成光子学中自发四波混频(SFWM)的光子对源通常具有静态光谱特性。该团队通过实验与建模揭示了非晶硅薄膜和超表面中通过SFWM调控光子对生成的热光学机制。在未图案化的非晶硅中,飞秒脉冲激发产生了g2(0)超过400的非经典发射,证实了高纯度量子特性。通过米氏共振模式,非晶硅超表面在0.6毫瓦泵浦功率下实现了超过3.8千赫兹的光子对生成速率。研究发现泵浦吸收会引发局部热效应,导致共振红移从而改变模态重叠与SFWM效率,这使得实验结果偏离了未耗尽泵浦区域预期的二次方功率定标关系。耦合电磁场与热传导的数值模拟定量再现了这些现象。偏振分辨测量显示该材料具有近乎各向同性的非线性响应,其三阶非线性极化率比多晶硅高出3倍。该工作确立了非晶硅作为高亮度、CMOS兼容量子光子学平台的潜力,并指出了热光学失谐效应作为影响集成光子对源性能的关键机制——这一效应既可被抑制,也可被主动利用。

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