増強非線形光学のためのナノワイヤおよびリング共振器と一体化した酸化グラフェン2D膜【JST・京大機械翻訳】

Moss David J.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202216446859274 整理番号：22P0327606

増強非線形光学のためのナノワイヤおよびリング共振器と一体化した酸化グラフェン2D膜【JST・京大機械翻訳】

Graphene oxide 2D films integrated with nanowires and ring resonators for enhanced nonlinear optics

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発行年： 2022年04月06日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年04月06日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

実験的実証を通して層状二次元(2D)酸化グラフェン(GO)膜を導入することによって,ナノワイヤ,導波路およびリング共振器における増強非線形光学を報告した。GO膜を,シリコンオンインシュレータナノワイヤ(SOI),高屈折率ドープシリカガラス,および窒化ケイ素(SiN)導波路とマイクロリング共振器(MRRs)上に集積し,Kerr非線形性と4波混合(FWM)を含む改善された光学的非線形性を実証した。フォトリソグラフィーとリフトオフプロセスを用いた大面積,無移動,層ごとのGO被覆法を用いて,これらの相補的金属-オキシド-半導体(CMOS)互換デバイス上にGO膜を集積した。SOIナノワイヤに対して,自己位相変調(SPM)により誘起されたGO被覆SOIナノワイヤにおける光パルスの顕著なスペクトル広がりを観測し,GOの10層を含むパターン化膜を有するデバイスに対して4.34の高いスペクトル広がり因子を達成した。20の因子によるシリコンナノワイヤに対する非線形性能指数(FOM)の顕著な増強も達成され,FOM>5をもたらした。HydexとSiN導波路では,GO被覆導波路のFWMが増強され,変換効率(CE)が,非被覆導波路に比べて6.9dBと9.1dB増加した。MRRsでは,FWM CEにおける最大~10.3dBの増加が共鳴増強効果によって達成される。これらの結果は,ナノワイヤ,導波路およびリング共振器の非線形光学を改善するGO膜の強い可能性を明らかにした。【JST・京大機械翻訳】

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光導波路,光ファイバ,繊維光学

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