論文の概要: Wavelength Conversion Efficiency Enhancement in Modal Phase Matched $\chi^{(2)}$ Nonlinear Waveguides

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.13959v1
• Date: Tue, 28 Dec 2021 01:28:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-03 01:50:50.803518
• Title: Wavelength Conversion Efficiency Enhancement in Modal Phase Matched $\chi^{(2)}$ Nonlinear Waveguides
• Title（参考訳）: 非線形導波路$\chi^{(2)}$のモード位相整合における波長変換効率の向上
• Authors: Dongpeng Kang, Weiqi Zhang, Amr S. Helmy, Siyuan Yu, Liying Tan and Jing Ma
• Abstract要約: 本研究では, 材料の非線形性を変化させることで, 非線形重なりを増大させる手法を開発した。 提案された設計例の中で、この技術は最大$sim$290の変換効率を向上させることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.44605022329327
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Modal phase matching (MPM) is a widely used phase matching technique in Al$_x$Ga$_{1-x}$As and other $\chi^{(2)}$ nonlinear waveguides for efficient wavelength conversions. The use of a non-fundamental spatial mode compensates the material dispersion but also reduces the spatial overlap of the three interacting waves and therefore limits the conversion efficiency. In this work, we develop a technique to increase the nonlinear overlap by modifying the material nonlinearity, instead of the traditional method of optimizing the modal field profiles. This could eliminate the limiting factor of low spatial overlap inherent to MPM and significantly enhance the conversion efficiency. Among the design examples provided, this technique could increase the conversion efficiency by a factor of up to $\sim$290 in an Al$_x$Ga$_{1-x}$As waveguide. We further show that this technique is applicable to all $\chi^{(2)}$ material systems that utilize MPM for wavelength conversion.
• Abstract（参考訳）: モーダル位相マッチング (MPM) は、Al$_x$Ga$_{1-x}$Asと他の$\chi^{(2)}$非線形導波路において、効率的な波長変換のために広く使われている位相マッチング手法である。 非基底空間モードの使用は材料分散を補償するが、3つの相互作用する波の空間的重なりを減少させ、変換効率を制限させる。 本研究では, 従来のモーダルフィールドプロファイル最適化法ではなく, 材料非線形性を変化させることで, 非線形重なりを増大させる手法を開発した。 これにより、MPM固有の空間オーバーラップの制限係数を排除し、変換効率を大幅に向上させることができる。 得られた設計例の中で、この手法は、Al$_x$Ga$_{1-x}$As導波路において最大$\sim$290の係数で変換効率を向上させることができる。 さらに、この手法は、MPMを波長変換に利用するすべての$\chi^{(2)}$材料システムに適用可能であることを示す。

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