고효율 InGaP-OI 미세 공진기 비선형 변환 및 얽힘 생성

높은 광학적 비선형성을 지닌 InGaP-on-insulator(InGaP-OI)는 주파수 변환 및 온칩 얽힘 생성을 위한 효율적인 통합 광자 플랫폼으로 주목받고 있습니다. 그러나 가시광선 파장대에서 높은 도파관 전파 손실이 전반적인 성능을 제한하는 문제점이 있었습니다. 본 연구에서는 모드 프로파일 분석을 통해 주요 손실 메커니즘을 규명하고, 표면 처리 방법을 사용하여 손실을 효과적으로 줄였습니다. 공진기 품질 계수 및 전파 손실에 대한 통계 분석을 통해 강력한 비선형 상호작용을 유지하면서 굽힘 관련 손실을 억제하는 최적의 링 반경을 찾아냈습니다. 그 결과, 1560 nm에서 0.49 dB/cm, 780 nm에서 4.31 dB/cm의 낮은 손실을 달성했습니다. 이 방법은 780 nm에서 품질 계수를 3.5~4배 향상시켜, 2차 고조파 생성 효율과 10,000에 달하는 퇴화 광자쌍 생성률 및 동시-우발 비율을 가능하게 했습니다. 준위상 정합 조건이 실험적으로 검증되었으며, 전체 매개변수 공간에 걸쳐 비선형 변환이 체계적으로 특성화되었습니다. 이 연구는 저손실, 고비선형성, 웨이퍼 스케일 통합 플랫폼에서 고전 및 양자 광학을 위한 확장 가능한 경로를 제시합니다.