王武越 于宇† 李云飞 王汞 李凯 王志永 宋长禹 李森森 李宇海 刘彤宇 闫秀生王雨雷 吕志伟

1) (河北工业大学,先进激光技术研究中心,天津 300401)

2) (河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401)

3) (光电信息控制和安全技术重点实验室,天津 300308)

众所周知,具有高布里渊增益的片上波导在光子学领域具有广泛的应用.硅基片上布里渊激光器被广泛应用到频率可调谐激光发射、锁模脉冲激光器、低噪声振荡器和光学陀螺仪等领域.然而,在硅基布里渊激光器中实现布里渊激光输出往往需要较长的波导长度,不利于片上集成.本文提出了一种新型的波导结构,由硫族化物As2S3矩形和一个空气细缝组成.由于空气细缝的存在,辐射压力使布里渊非线性的增强远远超过了仅由材料非线性产生的增强.使得布里渊增益达到了1.78 × 105 W–1·m–1,相比之前报道的后向受激布里渊散射(SBS)增益(2.88 × 104 W–1·m–1)扩大了将近10倍,产生了4.2—7.0 GHz范围的声子频率调谐,该方法为设计用于前向SBS的纳米级光波导提供了新的思路,同时这种增强的宽带相干声子发射为片上CMOS信号处理技术的混合铺平了道路.

1 引言

受激布里渊散射(SBS)是一种三阶非线性光学过程,是利用介质内的两种光子相互作用产生新的光子和声子,因此利用SBS效应可以实现声波和光波之间的相互作用,从而产生更高频率的光子和声子.自20世纪50年代以来,SBS效应已经应用于许多光学领域,并取得了重大突破,例如,基于SBS效应的分布式传感……