随着近百年来电子信息技术的飞速发展，我们已经进入到了一个以硅基电子芯片为支撑的信息时代。但与此同时，电子芯片性能也逐渐接近其物理极限。电子瓶颈的出现于信息处理需求的持续快速增长，要求我们尽快找到一种具有突破性的信息处理方式。以光子为信息载体的光子芯片在未来信息技术发展中被寄予厚望，各类片上芯片化集成的光子功能器件研究成为近年的研究热点。

铌酸锂晶体，因为其出众的非线性光学特性，被广泛应用于非线性光学和量子光学相关的应用研究当中。非线性光学过程的转换效率依赖于基频光光强，因而微米甚至亚微米尺度的小型化非线性光学元件，在提高系统集成度的同时，还可以显著增强非线性转换效率。另一方面，高Q值的光学谐振腔可以通过光场多次相干叠加的方式，实现有效光场的显著增益。

我们在一片x切的厚度为250nm的铌酸锂薄膜上，通过氩离子刻蚀工艺，获得了中心晶格常数为545 nm，厚度为250 nm的纳米线光子晶体谐振腔，实验测得Q值为5.43×104。我们使用可调激光源Laser 1作为倍频过程的泵浦光源，使用Laser 1和Laser 2共同提供和频过程泵浦源。

亚微米级光子晶体微腔上高效非线性过程的演示将为片上集成的低功耗光频率转换和纠缠光量子对产生提供一种新的途径。以上研究工作由上海交通大学先进光子学材料和物理实验室的陈玉萍教授，陈险峰教授课题组与美国罗切斯特大学林强教授课题组合作完成，成果发表在Appl. Phys. Lett. 113, 021104 (2018)（https://doi.org/10.1063/1.5039948）。该研究首次演示了亚微米级铌酸锂光子晶体谐振腔中的二阶非线性过程，对光子芯片上依赖于非线性过程的各类应用研究，如光量子纠缠源、多波长激光、光频梳、波长转换等，具有重要的借鉴意义。

上海交通大学物理与天文学院光科学与技术研究所先进光子学材料和器件实验室近年来与罗切斯特大学林强教授课题组保持密切合作，通过经常性交流互访，派驻联合培养博士研究生等方式，共同以最终实现铌酸锂基光子芯片为目标，基于铌酸锂单晶薄膜，完成了铌酸锂微盘腔上的快速光折变效应（https://doi.org/10.1364/OL.42.003267），铌酸锂微盘腔中的倍频及宽带频率下转换（https://doi.org/10.1364/OE.25.024531），基于铌酸锂微盘腔的自参考温度传感（https://doi.org/10.1364/OL.42.001281），铌酸锂光子晶体微腔中的光折变和光力耦合（https://doi.org/10.1364/OPTICA.4.001251）等合作课题的研究。