硅基锗波导实现超宽带连续波中红外波长转换，为紧凑型可调谐光源开辟新路径

本研究针对中红外(MIR)光谱区域集成化可调谐光源的发展瓶颈，通过非线性波长转换技术，在硅基锗(Ge-on-Si)波导中首次实现连续泵浦驱动的超宽带波长转换。实验达成?27.71 dB转换效率和1852 nm带宽突破，为分子光谱学、自由空间通信等领域提供高性能芯片级光源解决方案。

　　

中红外(Mid-Infrared, MIR)光谱区域在分子光谱学(molecular spectroscopy)、自由空间通信(free-space communication)与高光谱成像(hyperspectral imaging)等领域具有关键应用价值。尽管近二十年来MIR光源微型化技术取得显著进展，但受限于增益材料的局限性，针对第一大气透明窗口(3–5 μm)的完全集成化宽调谐光源研发仍面临挑战。

集成光子芯片中的非线性波长转换技术为开发紧凑型可调谐MIR光源提供了新思路，成为量子级联激光器(quantum cascade lasers)、带间级联激光器(interband cascade lasers)和光学参量振荡器(optical parametric oscillators)的有力替代方案。本研究首次在硅基锗(Germanium-on-Silicon, Ge-on-Si)波导中采用连续波(continuous-wave)泵浦源实现超宽带MIR波长转换，在22.14 dBm的中等泵浦功率下达成?27.71 dB的最高转换效率。通过引入高阶色散调控，实验验证了高达1852 nm的 unprecedented 转换带宽。这一突破性进展凸显了高非线性Ge-on-Si平台在通过高效宽带频率转换开发宽调谐片上MIR光源方面的巨大潜力。