窒化シリコンフォトニクスにおける高効率光誘起第二高調波生成

シリコンフォトニクスは、典型的な構成材料が中心対称であり反転対称性を持たないので、一般的に二次非線形光学(χ⁽²⁾)応答が得られず、第二高調波生成（SHG）などのχ⁽²⁾非線形過程が妨げられている。今回我々は、光誘起有効χ⁽²⁾非線形性に共鳴増強と完全位相整合を組み合わせることによって、シリコンフォトニクスにおいて高いSHG効率を実現している。我々は、（2500 ± 100）％ W⁻¹というこれまでの電場誘起SHG研究と比べて2～4桁高い変換効率を示す。特に、今回のデバイスは、最高で（22 ± 1）％のパワー変換効率でミリワット級のSHG出力を実現している。今回の実証は、シリコンフォトニクスにおける高効率χ⁽²⁾過程の実現においてブレークスルーとなり、自己参照型周波数コムと光周波数基準光源のさらなる集積化への道を開く。