On-chip inter-modal Brillouin scattering.
On-chip inter-modal Brillouin scattering.
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DOI：
10.1038/ncomms15819
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发表时间：
2017-07-07
影响因子：
16.6
通讯作者：
Rakich PT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kittlaus EA;Otterstrom NT;Rakich PT
布里渊非线性——由光子和声子之间的耦合产生——在传统的纳米光子硅波导中非常弱。直到最近，布里色相互作用才被转化为硅中最强和最可定制的非线性相互作用，使用了一种新型的光机械波导，可以控制光和声。在本文中，我们首次使用多模光机械波导在集成波导的不同空间模式光场之间产生受激布里渊散射。这种相互作用被称为受激模间布里渊散射，它将斯托克斯过程和反斯托克斯过程解耦，从而实现单边带放大和动态，从而实现近单位功率转换。使用集成模式复用器来处理分离的光模式，我们表明环行器和窄带滤波器不需要分离泵浦波和信号波。我们还展示了净光放大和布里渊能量传递作为柔性片上光源、放大器、非互易器件和信号处理技术的基础。在这里，Kittlaus等人展示了芯片上受激的模间布里渊散射。通过这一过程，布里渊相互作用耦合了在布里渊有源硅波导中以不同空间模式传播的光场，这可能使硅光子学中的各种新工艺成为可能。
Brillouin nonlinearities—which result from coupling between photons and acoustic phonons—are exceedingly weak in conventional nanophotonic silicon waveguides. Only recently have Brillouin interactions been transformed into the strongest and most tailorable nonlinear interactions in silicon using a new class of optomechanical waveguides that control both light and sound. In this paper, we use a multi-mode optomechanical waveguide to create stimulated Brillouin scattering between light-fields guided in distinct spatial modes of an integrated waveguide for the first time. This interaction, termed stimulated inter-modal Brillouin scattering, decouples Stokes and anti-Stokes processes to enable single-sideband amplification and dynamics that permit near-unity power conversion. Using integrated mode multiplexers to address separate optical modes, we show that circulators and narrowband filters are not necessary to separate pump and signal waves. We also demonstrate net optical amplification and Brillouin energy transfer as the basis for flexible on-chip light sources, amplifiers, nonreciprocal devices and signal-processing technologies. Here, Kittlaus et al. demonstrate stimulated inter-modal Brillouin scattering on-chip. Through this process, a Brillouin interaction couples light fields that propagate in distinct spatial modes of a Brillouin-active silicon waveguide, which may allow a variety of new processes in silicon photonics.
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