波混频过程中的级联在光学中起着重要的作用，通过该过程可以实现对光子的复杂操纵或超越直接过程的高强度转换。这一概念在经典光学和量子光学中得到了广泛的应用。其中，电光（EO）效应和非线性波混频的级联对利用简单的施加电压方法增强或控制光学过程具有重要意义。在过去的研究中，以上过程在体介质中都存在效率低下的问题。新兴的铌酸锂薄膜(LNOI)技术成功的解决了这个难题，因为脊型波导结构的高折射率对比度，可使光电耦合和非线性波混频的效率都可以得到显著增强。

图：（a）铌酸锂脊波导中电光耦合和倍频的级联过程示意图。（b）脊波导中基频光（1590 nm）和倍频光（795 nm）的模式分布模拟图。

我们利用周期性极化铌酸锂薄膜(PPLNOI)脊型波导同时实现了横向EO耦合和二次谐波产生(SHG)的级联，入射光需同时满足两个过程的准相位匹配(QPM)条件，其中SHG是0型匹配。通过改变电压实现对入射光的偏振控制，从而影响倍频的强度。借助LNOI的优异特性，在电光耦合的低压高速驱动器和SHG的相对低输入功率的情况下，演示了级联的过程。该配置提供了通过LNOI上的电光效应来操纵非线性波混频的途径。因此该方案有望实现电可控的片上非线性器件。

该成果发表在Tingting Ding, Yuanlin Zheng, and Xianfeng Chen, Integration of cascaded electro-optic and nonlinear processes on a lithium niobate on insulator chip, Optics Letters, 44(6), 1524-1527 (2019).