四川大学最新Nature!!!

本文介绍了四川大学赵平研究员团队与瑞典查尔姆斯理工大学Peter Andrekson教授团队合作，在非线性集成波导中实现超宽带、高效率四波混频的研究。背景方面，四波混频作为一种非线性光学现象，在光放大和波长转换中具有重要应用，但传统波导设计存在多模操作导致的增益和带宽降低问题。研究目的是通过创新的波导设计和色散工程，突破传统光学放大器的带宽限制。研究团队提出了一种结合纵向弯曲结构和横向截面设计的波导制造方法，首次在非线性集成波导中同时实现单模传输与反常色散，解决了传统方法中单模特性与反常色散之间的矛盾。实验结果显示，在硅氮化物平台上实现了超过330 nm的连续波增益带宽，是目前报道中最宽的带宽，并展示了-3.4 dB的片上转换效率，支持单波长100 Gbit/s的全光波长转换。理论分析表明带宽可进一步扩展至542 nm，实验验证了330 nm的实际带宽，较传统方法提升43%。此外，实现了200 nm波长跨度内的无差错信号转换，覆盖传统光纤通信的C和L波段以外区域。结论方面，该研究为光通信、量子光学和高速信号处理等领域提供了关键器件支持，并为未来超宽带光通信和神经形态光子计算提供了可行方案。