ガリウムリン集積非線形フォトニクス

ガリウムリン（GaP）は、固体照明に広く用いられている間接遷移半導体である。GaPは、大きなχ⁽²⁾係数とχ⁽³⁾係数、高い屈折率（> 3）、可視波長から遠赤外波長（0.55～11 μm）における透明性など、数多くの興味深い光学特性を示すにもかかわらず、集積フォトニクス材料としての応用はほとんど検討されていない。今回我々は、非線形フォトニクスのプラットフォームとしてGaPオンインシュレーターを導入し、ウエハー直接接合法を利用して、通信Cバンドにおいて損失が1.2 dB cm⁻¹（Siオンインシュレーターと同等）の集積導波路を実現している。我々は、高Q値（> 10⁵）の回折格子結合型リング共振器を作製し調べている。変調伝達法を用いることで、通信波長におけるGaPの非線形屈折率の直接実験推定値n₂ = 1.1(3) × 10⁻¹⁷ m² W⁻¹が得られた。また我々は、分散設計した共振器においてカー周波数コムの生成も観測した。3 mWという低いパラメトリックしきい値パワーが実現され、次にサブTHz間隔の広帯域（> 100 nm）周波数コム、周波数2倍化コム、（別のデバイスで）高効率ラマンレーザー発振が実現された。これらの結果は、GaPオンインシュレーターが集積非線形フォトニクスの新規プラットフォームとなることを示唆している。