Publication

Backward Wave Second-Harmonic Generation in X-Cut Thin Film Lithium Niobate

2025

Résumé

Thin-film lithium niobate (TFLN) is of particular interest for nonlinear wave mixing processes thanks to its high refractive index, high second-order nonlinearity and ferroelectricity enabling efficient quasi-phase-matching (QPM). Nonlinear wave mixing in x-cut TFLN also offers cointegration with other nonlinear components such as high-speed electrooptic modulators. Although there are many demonstrations of forward second-harmonic generation (FSHG) in x-cut TFLN, the SH-peak position shifts severely with respect to the intrinsic fluctuations in waveguide dimensions [1, 2]. Alternatively, QPM in backward-wave second-harmonic generation (BWSHG) is intrinsically more tolerant to such fluctuations as the QPM wavelength is only dependent on the effective refractive index of the second harmonic (λQPM = 2n2ωΛ) [3]. It also enables novel nonlinear effects such as mirrorless optical parametric oscillation [4]. Here, we demonstrate for the first time BWSHG in x-cut TFLN.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/a7a1fe9f-bece-49e8-8375-fa6b91fbb4f4

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Concepts associés (32)

Optique non linéaire

Lorsqu'un milieu matériel est mis en présence d'un champ électrique , il est susceptible de modifier ce champ en créant une polarisation . Cette réponse du matériau à l'excitation peut dépendre du champ de différentes façons. L'optique non linéaire regroupe l'ensemble des phénomènes optiques présentant une réponse non linéaire par rapport à ce champ électrique, c'est-à-dire une réponse non proportionnelle à E.

Génération de seconde harmonique

vignette|Niveaux d'énergie impliqués dans la création de SHG La génération de seconde harmonique (GSH ou SHG en anglais, également appelé doublage de fréquence) est un phénomène d'optique non linéaire dans lequel des photons interagissant avec un matériau non linéaire sont combinés pour former de nouveaux photons avec le double de l'énergie, donc avec le double de la fréquence ou la moitié de la longueur d'onde des photons initiaux. La génération de seconde harmonique, en tant qu'effet optique non linéaire d'ordre pair, n'est autorisée que dans les milieux sans centre d'inversion .

Nonlinear metamaterial

A nonlinear metamaterial is an artificially constructed material that can exhibit properties not yet found in nature. Its response to electromagnetic radiation can be characterized by its permittivity and material permeability. The product of the permittivity and permeability results in the refractive index. Unlike natural materials, nonlinear metamaterials can produce a negative refractive index. These can also produce a more pronounced nonlinear response than naturally occurring materials.

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Digital Holographic Microscopy Applied to Diffraction Tomography of a Cell Refractive Index