在聚合物蚀刻法制备的周期性极化铌酸锂薄膜波导中，通过高效域特性分析实现接近理想的二次谐波生成

《ACS Photonics》：Approaching Ideal Second-Harmonic Generation in Polymer Etchless Periodically Poled Thin-Film Lithium Niobate Waveguides with Efficient Domain Characterization

高分子无蚀刻周期极化薄膜锂氮钛平台实现了超高效近理想二次谐波生成，通过波导束缚态连续机制降低传播损耗，结合极化波形优化和极化对比显微术实现高质量极化周期，归一化转换效率达1728%W?1cm?2，理论逼近度97%，显著超越现有PPTFLN波导性能。

　　

无需刻蚀的薄膜锂铌酸盐（TFLN）平台凭借其简单的制备工艺和低成本，使得大面积光子集成电路（PICs）的研究变得更加可行。作为PICs中的关键组件，频率转换器在这些无需刻蚀的TFLN平台上的转换效率较低。此外，缺乏有效的畴特性分析方法也阻碍了晶圆级非线性光子器件的实现。在这项研究中，我们首次在聚合物基的周期性极化（PP）TFLN平台上实现了超高效且近乎理想的二次谐波生成（SHG）现象。通过利用连续介质机制中的波导束缚态来减少传输损耗，并通过优化极化波形以及采用偏振对比显微镜进行畴特性分析，成功实现了高质量的周期性极化。测得的归一化转换效率（NCE）达到1728% W^–1 cm^–2，比之前基于模态相位匹配的聚合物基TFLN波导的转换效率提高了两个数量级，极大地推动了基于TFLN平台的频率转换器的实际应用。值得注意的是，这一转换效率已接近理论值的97%，超越了所有基于PPTFLN波导的SHG性能记录。我们的工作得益于易于制备、成本效益高的畴特性分析方法以及优异的性能，为晶圆级多功能非线性PICs的发展开辟了可行的路径。