Multi-timescale frequency-phase matching for high-yield nonlinear photonics

作者
Mahmoud Jalali Mehrabad,Lida Xu,Grégory Moille,Christopher J. Flower,Supratik Sarkar,A. P. Padhye,S. S. Ou,Daniel G. Suarez-Forero,Mahdi Ghafariasl,Yanne K. Chembo,Kartik Srinivasan,Mohammad Hafezi
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2506.15016
摘要

Integrated nonlinear photonic technologies, even with state-of-the-art fabrication with only a few nanometer geometry variations, face significant challenges in achieving wafer-scale yield of functional devices. A core limitation lies in the fundamental constraints of energy and momentum conservation laws. Imposed by these laws, nonlinear processes are subject to stringent frequency and phase matching (FPM) conditions that cannot be satisfied across a full wafer without requiring a combination of precise device design and active tuning. Motivated by recent theoretical and experimental advances in integrated multi-timescale nonlinear systems, we revisit this long-standing limitation and introduce a fundamentally relaxed and passive framework: nested frequency-phase matching. As a prototypical implementation, we investigate on-chip multi-harmonic generation in a two-timescale lattice of commercially available silicon nitride (SiN) coupled ring resonators, which we directly compare with conventional single-timescale counterparts. We observe distinct and striking spatial and spectral signatures of nesting-enabled relaxation of FPM. Specifically, for the first time, we observe simultaneous fundamental, second, third, and fourth harmonic generation, remarkable 100 percent multi-functional device yield across the wafer, and ultra-broad harmonic bandwidths. Crucially, these advances are achieved without constrained geometries or active tuning, establishing a scalable foundation for nonlinear optics with broad implications for integrated frequency conversion and synchronization, self-referencing, metrology, squeezed light, and nonlinear optical computing.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Perrylin718完成签到,获得积分10
1秒前
滕青寒完成签到,获得积分10
3秒前
花花2024完成签到 ,获得积分10
3秒前
白白不喽完成签到 ,获得积分10
3秒前
flower完成签到 ,获得积分10
3秒前
hdc12138完成签到,获得积分10
5秒前
卞卞完成签到,获得积分10
5秒前
星尘0314发布了新的文献求助10
6秒前
英姑应助符从丹采纳,获得20
6秒前
小手冰凉完成签到 ,获得积分10
7秒前
patrickzhao完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
田様应助arniu2008采纳,获得10
14秒前
15秒前
寸阴若岁完成签到,获得积分10
18秒前
和谐石头发布了新的文献求助10
19秒前
高高瘦瘦的玉米杆完成签到 ,获得积分10
21秒前
28秒前
30秒前
Reader完成签到 ,获得积分10
30秒前
www完成签到,获得积分10
32秒前
李先生完成签到 ,获得积分10
34秒前
chyang发布了新的文献求助10
34秒前
闪闪青雪完成签到,获得积分10
35秒前
小墨墨完成签到 ,获得积分10
36秒前
小马甲应助和谐石头采纳,获得10
36秒前
lucky完成签到 ,获得积分10
39秒前
万万完成签到 ,获得积分10
39秒前
满意怜晴完成签到 ,获得积分10
44秒前
XU博士完成签到,获得积分10
45秒前
余慵慵完成签到 ,获得积分10
46秒前
落雪慕卿颜完成签到,获得积分10
51秒前
chiien完成签到 ,获得积分10
51秒前
二牛完成签到,获得积分10
51秒前
53秒前
57秒前
11112321321完成签到 ,获得积分10
1分钟前
儒雅的蜜粉完成签到,获得积分10
1分钟前
和谐石头完成签到,获得积分20
1分钟前
QAQSS完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6508411
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8301386
关于积分的说明 17721764
捐赠科研通 5609184
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2921764
邀请新用户注册赠送积分活动 1898967
关于科研通互助平台的介绍 1761564