在微腔中有效增强非线性光学过程需要同时满足几个条件：较小的模式体积、较大模式重叠面积、较长相互作用长度、较大有效非线性系数和相位匹配条件。此外，所涉及的光场的共振必须同时发生，即满足双共振条件。由于材料和几何色散，通过精确设计和制造谐振器结构来确保在所需频率下同时谐振是较为困难的。通常利用诸如热光和电光效应等调谐机制补偿由制造缺陷引起的共振频率偏移。在以往的倍频实验中，是否满足双共振条件通常是利用是否达到最优的非线性转换效率来判断。然而，对双共振失谐的直接实验测量尚未报道。双共振失谐对非线性效应的具体影响尚未讨论。

我们展示了一种通过同步扫描基频及倍频波段微腔透过谱的方法，来直观观察双共振失谐对腔增强倍频谱的影响。利用周期极化铌酸锂微环产生腔增强的高效倍频，通过在另一个周期极化铌酸波导阵列中的倍频过程，我们可以在基频和倍频波段同时扫描回音壁模式微腔，实现基频和倍频在频域的严格一一对应，精确确定了各光场的共振失谐，实验光路如图1所示。我们还利用热光效应精确操纵微腔的双共振失谐，直接揭示了非线性微腔中倍频的双共振失谐演化过程，如图2所示。这项工作为更深入地理解微腔中的非线性过程铺平了道路。

图1 实验装置图。EDFA，掺铒光纤放大器；BS，分束器；PC，偏振控制器；PPLNWG array，周期极化铌酸锂波导阵列；VOA，衰减器；WDM，波分复用器；TEC，温控；PD，光电探测器；OSC，示波器。

图2 （a-i）不同双共振失谐下，基频和倍频双波段透射谱和产生的倍频谱。上半部分蓝色背景下曲线为同时扫描的基频（蓝色）和倍频（红色）透过谱，点线为洛伦兹拟合曲线。下半部分红色背景下曲线为周期极化铌酸锂微环产生的倍频谱线，点线为理论值。

该成果发表在“Jing Qiu, Hao Li, Yongzhi Tang, Zhuoran Hu, Wenjun Ding, Shijie Liu, Juanjuan Lu, Wenjie Wan, Yuanlin Zheng, Xianfeng Chen, Directly revealing double-resonance dynamics of secondharmonic generation in a quadratic microcavity, APL Photonics, 10, 076102 (2025)”。

原文链接：https://doi.org/10.1063/5.0276408