基于铌酸锂单晶薄膜的片上无腔镜光学参量振荡器的研究

Optical parametric oscillation is a fundamental method for continuous laser frequency conversion and ideal wide-bandwidth coherent light source. Here, we are aimed to the nonlinear effect of backward optical parametric oscillation in ridged waveguide based on the Lithium Niobate on insulter (LNOI) platform. By electrical poling of sub-micro period QPM gratings in fabricated optical waveguide on LNOI, an on-chip integrated mirrorless optical parametric oscillator can be realized. Meanwhile, other novel related nonlinear effects and applications in integrated nonlinear optics will also be studied.

光学参量振荡过程是实现激光频率连续变换的重要手段，是获得理想的宽带可调谐高相干光源的重要方法之一。本项目旨在研究铌酸锂单晶薄膜(LNOI)脊型波导中的反向光学参量振荡等非线性效应，在铌酸锂单晶薄膜上制备波导并实现亚微米级周期性极化，从实验上实现一种片上集成的无腔镜光参量振荡器。同时研究其他相关非线性效应或过程，并探讨其在集成非线性光子学方面的应用。

铌酸锂薄膜技术是新型的集成光学平台，可实现诸多传统铌酸锂器件无法比拟的优越性能和集成度，并带来更低成本以及全新的器件和应用。本项目中我们开展铌酸锂薄膜平台上集成非线性光子学基础研究，实现了铌酸锂薄膜上微纳结构制备以及多个非线性效应。我们利用聚焦电子束在铌酸锂单晶薄膜上实现周期性极化，利用聚焦离子束制备了高品质铌酸锂微盘微腔，并在微腔中实现了高效的非线性频率变换以及级联过程。在微腔中演示了光参量放大过程。在周期性极化铌酸锂微米级脊型波导中实现电光效应和非线性频率变换之间的级联过程。研究成果为片上集成非线性应用提供了很好的借鉴，为未来铌酸锂基器件研发积累了基础和经验，其结果对进一步深入的研究也将大有裨益。