用于顺序二次谐波生成的同相匹配等离子体传输线：通往非线性逻辑电路的一条途径

通过色散工程优化等离子体双线传输线波导的相位匹配，显著提升反称模式激发的二次谐波生成效率达15倍，同时延长操作长度，实现多级器件间的线性传播与频率上转换切换，并验证单器件非线性OR逻辑运算。

　　

摘要

在非线性纳米光子学领域，如何在纯等离子体波导中实现可扩展的二次谐波生成（SHG）的顺序信号转换仍然是一个挑战。精确的相位匹配对于实现高效的SHG以及顺序生成非线性信号至关重要。我们通过色散工程实验性地展示了两种正交模式之间的SHG相位匹配。通过对等离子体双线传输线（TWTL）设计参数的精确调节，发现来自反对称激发模式的SHG强度大约是来自对称激发模式的15倍，从而大大提高了转换效率。同时，测量结果表明，这种相位匹配将我们的TWTL的操作长度至少延长到了原来的$$倍。基于这些改进的效率和操作长度，我们开发了一种多级装置，能够在SHG的线性传播和后续阶段的频率上转换之间进行偏振依赖性切换。此外，我们还使用单根长度为$$的波导实现了非线性逻辑与（OR）操作。这些结果凸显了相位匹配等离子体TWTL在构建紧凑、高效且可扩展的非线性光学电路方面的潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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