陶伟

摘 要：为了满足大数据、云计算等大容量数据通信对高速通信系统和数据中心互连的帶宽、速率和时延的要求，基于光子集成器件的非线性效应在各种光传输和信号处理系统中成为近年来的研究热点和重点之一。非线性光学三次谐波产生对于实现高速的信号传输与处理具有重大价值，人们期望在光器件中以更低功率的光源实现三次谐波的产生或者在一定功率的光源下实现更高的三次谐波转换效率。本文提出在硅与非线性材料DDMEBT混合的超表面体系上，通过联合Fano谐振和狭缝波导的光局域增强，实现具有较高的三次谐波转换效率。首先将硅和非线性介质DDMEBT混合构成超表面结构，在该结构中产生法诺谐振，实现局域电场的增强。其次，引进狭缝效应，将光强限制在狭缝区域，增强光与非线性介质的相互作用强度，进一步增强局域电场，实现三次谐波的产生。最后，对基于法诺共振和狭缝效应的超表面结构与体硅结构对比发现，所提出的超表面结构的三次谐波转换效率相较于体硅提升了330多倍。

关键词：硅超表面;法诺共振;狭缝效应;三次谐波

中图分类号：O485 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0086-04

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大数据、云计算、物联网等大容量数据通信场景日益增加，对高速通信系统和数据中心互连的带宽、速率和时延提出了更高的要求。以全光器件构成的光通信网络因具有大容量、高速率、低损耗等优点，可以满足人们对通信容量及信息交换的需求。……