광 집적회로의 하이브리드 비선형 효과

광 집적회로에서 비선형 광학 현상은 주로 단일 재료 플랫폼의 비선형성을 활용합니다. 본 연구는 두 가지 재료에서 발생하는 하이브리드 광학 비선형성을 시연하며, 실리카 클래딩 실리콘 질화물(Si3N4) 미세 공진기에서 라만 산란과 커 주파수 빗 생성의 결합 현상을 관찰했습니다. 실리카 클래딩은 라만 이득을 제공하고, Si3N4 코어는 주파수 빗 생성을 위한 커 비선형성을 제공합니다. 이를 통해 기존에 충분한 라만 이득 부족으로 관찰되지 않았던 라만 산란이 집적 실리콘 질화물 광자 플랫폼에 도입되었습니다. 실리카 클래딩 Si3N4 공진기에서 143mW의 온칩 광 출력으로 라만 레이징이 관찰되었으며, 이는 이론적 시뮬레이션과 일치합니다. 도파로의 분산 엔지니어링을 통해 광대역 라만-커 주파수 빗 생성이 성공적으로 이루어졌습니다. 다중 재료의 하이브리드 광학 비선형성 활용은 집적 광자 장치에 새로운 기능을 제공합니다. 예를 들어, 2차 및 3차 비선형 재료를 결합하여 초연속광 생성과 주파수 빗의 자체 참조를 동시에 구현할 수 있습니다. 각기 다른 비선형성에 대해 낮은 문턱 전력을 갖는 재료들을 결합함으로써 고해상도 분광학, 광대역 초연속광 생성, 통신 등 다양한 응용 분야를 위한 고효율 비선형 광자 회로를 구현할 수 있을 것으로 기대됩니다.