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【2h】

Highly efficient broadband second harmonic generation mediated by mode hybridization and nonlinearity patterning in compact fiber-integrated lithium niobate nano-waveguides

机译：紧凑型光纤集成铌酸锂纳米波导中模式混合和非线性模式介导的高效宽带二次谐波产生

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The inherent trade-off between efficiency and bandwidth of three-wave mixing processes in χ2 nonlinear waveguides is the major impediment for scaling down many well-established frequency conversion schemes onto the level of integrated photonic circuit. Here, we show that hybridization between modes of a silica microfiber and a LiNbO3 nanowaveguide, amalgamated with laminar χ2 patterning, offers an elegant approach for engineering broadband phase matching and high efficiency of three-wave mixing processes in an ultra-compact and natively fiber-integrated setup. We demonstrate exceptionally high normalized second harmonic generation (SHG) efficiency of up to ηnor ≈ 460% W−1 cm−2, combined with a large phase matching bandwidth of Δλ ≈ 100 nm (bandwidth-length product of Δλ · L ≈ 5 μm2) near the telecom bands, and extraordinary adjustment flexibility.
机译：在χ2非线性波导中，三波混合过程的效率和带宽之间固有的权衡取舍，是将许多公认的频率转换方案缩减到集成光子电路水平的主要障碍。在这里，我们表明，二氧化硅超细纤维和LiNbO3纳米波导的模式之间的杂交，与层状χ2图案结合在一起，为工程宽带相匹配和在超紧凑且天然纤维-中的三波混合过程的高效率提供了一种优雅的方法。集成设置。我们展示了高达ηnor≈460％W -1 cm -2 的异常高的归一化二次谐波（SHG）效率，并结合了Δλ≈电信频段附近的带宽为100（nm（Δλ·L≈5μm 2 的带宽长度乘积），并且具有出色的调整灵活性。

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