摘要：超连续谱已为光通信感知、频率测量、光谱学分析等诸多应用开辟更多可能性。集成非线性平台中的超连续谱产生，凭借其低功耗、小尺寸等优势，近年来获得广泛关注。西安交通大学岳洋课题组基于材料、导波结构、成谱机制等视角，全面梳理分析了集成超连续光谱产生的最新进展，并对其未来发展趋势做出展望。

关键词：集成光学，纳米光子学，非线性光学，超连续谱产生

光学非线性效应，包括二次谐波产生、三次谐波产生、自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和四波混频，在过去的几十年中不断地被发现和研究，目前已被广泛应用于众多领域。近年来，更多的科研工作在探索非线性光学效应芯片级的产生及应用。其中，超连续光谱的产生过程包含了丰富的非线性效应，亦是最重要的非线性光学现象之一。

超连续光谱已在诸多应用中起到了关键性的支撑作用，其中包括光学相干断层扫描、高精度频率计量、以及生物、化学、环境等方面的传感。此外，超连续光谱也可潜在地应用于波分复用的光通信系统中。与此同时，还有一些正在蓬勃发展的应用，如激光雷达等，也考虑利用超连续光源来探测目标的光谱强度信息。

超连续谱于20世纪70年代首次在体玻璃材料中被报道，光子晶体光纤中的超连续谱产生在20世纪90年代后期引起了人们广泛的关注，并在过去十年中仍然是一个较为活跃的研究领域。其中，宽带超连续谱的产生已在高非线性光纤和微结构光纤中得到实现。与光纤相比，集成非线性平台为超连续光谱产生提供了更为理想的环境，包括非线性高、体积小、能耗少和成本低等。

基于此背景，西安交通大学信息与通信工程学院的智能光子应用技术实验室(iPatLab)联合南开大学、美国南加州大学、美国路易斯安那大学拉法叶分校、中山大学等单位，回顾并梳理了集成光波导中超连续谱产生的机理及最新进展。该综述首先汇总了用作超连续光谱产生的硅、锗、硅锗合金、氮化硅、二氧化硅、硫族化物、III-V 材料、铌酸锂和其它波导材料的特性，其中包括波长相关的材料折射率、非线性Kerr系数、和波导的非线性损耗。本文还进一步介绍了用于超连续谱产生的各种类型导波结构，将焦点主要聚集于由飞秒脉冲泵浦的基于三阶非线性过程的超连续谱产生，总结了近期集成光波导中超连续谱产生的代表性工作，并根据其色散特性进一步分类。此外，该综述分析了不同类型的光谱展宽机制，并对超连续光谱覆盖范围、不同类型色散曲线的实现以及新型材料等诸多超连续谱产生的关键影响因素进行展望。

相关工作以“Recent Progress of Supercontinuum Generation in Nanophotonic Waveguides”为题，发表在Laser & Photonics Reviews (DOI: 10.1002/lpor.202200205)上，文章第一作者为南开大学的博士生方宇熙，通讯作者为西安交通大学的岳洋教授。该工作得到国家重点研发计划和天津市重点研发计划等项目的资助。

论文信息：

Recent Progress of Supercontinuum Generation in Nanophotonic Waveguides

Yuxi Fang, Changjing Bao, Si-Ao Li, Zhi Wang, Wenpu Geng, Yingning Wang, Xu Han, Jicong Jiang, Weigang Zhang, Zhongqi Pan, Zhaohui Li and Yang Yue*

Laser & Photonics Reviews

DOI: 10.1002/lpor.202200205

Laser & Photonics Reviews是一份双月刊同行评审科学期刊，涵盖光学科学各个方面的研究，由Wiley-VCH出版，包含综述、论文、快讯文章等内容，2021年影响因子13.138。