#五氧化二钽 #氧化钽光波导 划重点：#氧化钽镀膜#真空蒸发#磁控溅射#离子束溅射

光子学领域涵盖了广泛的材料平台，每种平台都针对特定功能进行了优化，但尚无单一平台能够满足当前及未来所有光子学应用的需求。尽管结合不同集成光子学材料可以增强整体性能，例如将非线性光学、低损耗被动器件和电光功能统一，但材料与工艺的兼容性仍然是一个重大挑战。在此，我们介绍了钽酸五氧化物（Ta₂O₅，以下简称“钽氧化物”）光子器件在图案化衬底上的全晶圆整体式三维集成方法，并以薄膜铌酸锂为示例进行展示。钽氧化物的独特特性，尤其是室温沉积、中等温度退火以及厚膜中优化相位匹配所需的低残余应力，使其非常适合进行整体式三维集成，而不会影响衬底性能或兼容性。我们展示了钽氧化物中低损耗、高品质因子微腔和纳米光子器件，在掺电铌酸锂波导中实现稳健的准相位匹配，以及高效的三维层间光路互连。这些能力使我们能够实现丰富的非线性频率转换过程，包括钽氧化物微腔和光子晶体腔中的 χ^(3) 四波混频用于超连续谱产生、光学参量振荡及暗脉冲微梳生成，以及周期性极化铌酸锂中的 χ^(2) 二次谐波产生，以及这些过程的组合。

集成光子学的进步有望推动包括计量学、通信、可见光消费电子以及量子技术在内的广泛应用领域的创新。这些例子突显了光子系统所面临的多样化功能需求，即在单一平台上需要激光源、频率梳、高速调制器和量子光源。为了实现满足这些需求的更高性能和功能，近期研究重点集中在将非线性光学集成到芯片上。第三阶非线性 χ^(3) 平台，如氮化硅（SiN）、钽酸五氧化物（Ta₂O₅，以下简称“钽氧化物”）和氮化铝，支持一系列高效的非线性现象，包括频率梳生成、超连续谱生成、孤子动力学以及宽带波长转换。使用铌酸锂（LN）、钽酸锂和钛酸钡（BTO）等材料的薄膜二阶非线性 χ^(2) 系统可实现高带宽电光调制和二次谐波产生（SHG），通常通过准相位匹配的极化波导实现。尽管在既有和新兴平台上均取得了显著进展，但普遍认识到，没有单一材料能够满足所有功能需求。因此，研究重点越来越多地放在将集成光子学平台与高性能非线性材料相结合的策略上，尤其是那些在可见光和短波红外波段提供宽带低损耗的材料，以释放集成光子学的潜力。

异质集成已经成为将互补光子材料统一的一种策略。通过将具有不同光学、电学和结构特性的独立衬底结合，例如将 III–V 半导体与低损耗被动和非线性波导集成，这种方法能够实现复杂、多功能光子系统的构建。近期的示例已将 III–V 增益介质与非线性波导结合，实现了集成放大器、可调谐激光器以及由片上激光泵浦的微腔频率梳。其他集成方法则利用微转移印刷和直接键合等技术，将薄膜 LN 与 SiN 平台结合。这些方法所使用的技术源自于 SiN 材料特性及其制备低损耗厚膜光子层所需的加工条件。具体而言，高残余应力（约 800 MPa）、高温沉积（约 770 °C）以及高温退火（约 1,200 °C）等标准工艺要求，需要对 SiN 晶圆进行独立处理，并在集成过程中增加应力缓解结构等额外步骤。实际上，尽管异质集成在特定材料生态系统中展现出前景，但为了确保材料和工艺兼容性而反复进行定制化加工，仍然成为规模化以及在任意光子生态系统中广泛应用的重大障碍。

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整体式集成提供了一条简化且可扩展的路径，将多种材料结合在统一平台和工艺流程中，实现多样化功能。其起源于微电子学，通过在共同衬底上按顺序制造多层器件，实现连续的工艺流程。这一方法奠定了互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的基础，其中晶体管、互连和存储器在晶圆级实现垂直集成，从而提供高密度且成本效益高的电路。在光子学中，早期在磷化铟（InP）平台上的整体式探索展示了将激光器、调制器和光电探测器等有源与无源组件集成到单芯片的可能性，从而实现紧凑光学收发器和高带宽通信系统。随后，硅光子学通过引入垂直堆叠的绝缘体上硅波导层，提升了布线密度和器件功能，推进了整体式策略在代工规模工艺中的应用。近来，整体式三维（3D）光子集成逐渐兴起，尤其在绝缘体上硅和 SiN 平台中，多层光子器件被堆叠并互连。整体式集成支持为每一层定制特定光学属性，如色散、透明波段或非线性响应，同时保持光刻对准精度和低损耗层间转换。通过保持全晶圆级兼容性并避免中间组装步骤，整体式集成为将高性能非线性功能与互补有源和无源光子器件结合提供了可制造的框架，指向统一材料平台的发展方向。

在此，我们介绍了钽氧化物光子器件在薄膜铌酸锂（LN）光子衬底上的整体式三维集成方法，充分利用其在可见光与近红外波段的超低损耗以及非线性和纳米光子功能。钽氧化物的材料特性使得整体式三维集成成为可能，包括室温离子束溅射（IBS）沉积、低残余应力（38 MPa）、以及中等温度（500 °C）退火或采用金属氧化物混合物的无退火方案。这些特性相比例如 SiN，使我们的整体式三维集成方法与底层光子材料和结构具有更广泛的兼容性。我们通过构建钽氧化物–LN 平台实现了无缝集成，选择商业薄膜 LN on Si 作为衬底，其作为 χ^(2) 和电光可见光光子学平台具有吸引力，并在与 χ^(3) 钽氧化物结合时实现非线性操作。

我们展示了钽氧化物–LN 的超低损耗三维集成电路，实现了层间光路互连，使上层钽氧化物光子器件能够高效接口下层 LN 器件。通过测量固有品质因子（Qi）超过 500 万的微腔验证了低损耗波导制备，并表征了高品质因子光子晶体谐振器（PhCRs），证明该平台支持纳米光子设计。最后，我们展示了钽氧化物–LN 的 χ^(3) 与 χ^(2) 非线性操作，包括上层钽氧化物的四波混频（FWM）、光学参量振荡（OPO）与暗脉冲微梳生成，以及下层周期性极化 LN 的二次谐波生成（SHG）。我们利用钽氧化物–LN 的 χ^(3) 与 χ^(2) 非线性，在串联双层器件中实现宽带任意波长激光转换（通过 OPO 与 SHG）以及梳源载包络偏移频率（f_ceo）检测，方法为先在钽氧化物中生成超连续谱，再在 LN 中进行 SHG 实现 f_2f 自参照。我们的结果表明，整体式三维钽氧化物集成是一种可扩展、多功能光子系统的卓越范式，使非线性光学能够直接嵌入现有及新兴光子学基础设施。

钽氧化物整体式三维集成

图 1 展示了在图案化衬底上实现钽氧化物光子器件的整体式三维集成方法。我们的工艺采用室温离子束溅射（IBS）沉积钽氧化物，利用其在整体式集成中的多种优势，例如能够精确控制钽氧化物薄膜在衬底上的沉积，并可通过金属氧化物混合物掺杂来调整材料特性，实现无退火工艺。图 1a 探讨了整体式三维集成的灵活性，以薄膜 LN-on-insulator（LNOI）作为下层衬底，实现了钽氧化物–LN 平台。图 1b 显示了一个示例结构的横截面扫描电子显微镜（SEM）图像，其中钽氧化物波导直接沉积在刻蚀后的 LN 波导上。在该图像中，底部氧化层和 LN 层属于商业 LNOI 晶圆的组成部分，上层氧化层为平整化的界面层。LN 层在此处经过部分刻蚀以实现特定器件设计，但也可以进行全层刻蚀。SEM 图像中显示的上层钽氧化物波导设计为空气包层，以在可见波段实现高折射率对比操作。该图像定性地评估了通过整体式钽氧化物工艺实现的波导制备和对准精度，从而展示了两种不同波导层直接共集成的能力。

图 1 | 图案化衬底上的钽氧化物光子整体式三维集成。
a，钽氧化物–LN 平台通过在商业薄膜 LNOI 晶圆上沉积钽氧化物实现，并利用平整化的 SiO₂ 界面层辅助。
b，钽氧化物–LN 横截面 SEM 图像。
c，钽氧化物–LN 波导结构及可选金属化集成方案。
d，钽氧化物–LN 器件组合，包括极化 LN 波导、高 Q 值钽氧化物微腔与光子晶体谐振器（PhCR），通过锥形结构实现三维层间光路互连。
e，钽氧化物谐振器 SEM 图像：微腔 (i)、钽氧化物与 LN 之间的层间锥形过渡 (ii)、钽氧化物环–总线耦合器 (iii) 及钽氧化物锥形结构放大图 (iv)。比例尺：b，400 nm；e(i)，100 μm；e(ii),(iii)，10 μm；e(iv)，1 μm。

在图 1c 中，我们展示了整体式三维钽氧化物–LN 集成所支持的一系列波导设计，包括材料层、包层以及用于极化电极、电光控制和加热器的可选金属化层。该平台利用了钽氧化物和 LN 的互补光学特性，具体表现为从紫外上边缘到短波红外的宽带透明性，以及相近的折射率，支持高折射率对比波导以及波导之间的高效模式匹配。材料特性与布局电路的结合为访问丰富的非线性设计空间提供了功能（图 1d）。图 1e 显示了钽氧化物微腔、层间锥形结构、钽氧化物环–总线耦合器以及单个锥形结构的放大 SEM 图像。

制备与无源特性

图 2a 概述了钽氧化物–LN 晶圆的制备流程，起始材料为商用 300 nm 厚、掺镁氧化物的 X 切 LN 薄膜，沉积在直径 3 英寸的氧化硅（Si）晶圆上。我们的工艺首先对 LN 层进行图案化，然后进行感应耦合等离子体化学气相沉积（ICP-CVD）和二氧化硅（SiO₂）平整化，再对钽氧化物层进行离子束溅射沉积（IBS）并图案化。超薄平整化的氧化层能够在钽氧化物光子器件与下层衬底之间形成低损耗界面。完整的制备细节见方法部分。图 2b 总结了与光子性能及制备相关的钽氧化物材料参数。就非线性性能而言，钽氧化物表现出强非线性系数，在 1,550 nm 波长下测得 χ^(3) ≈ 6.2 × 10⁻¹⁹ m²/W，在 800 nm 波长下测得 χ^(3) ≈ 7.23 × 10⁻¹⁹ m²/W，相比之下，SiN 在 1,550 nm 下的 χ^(3) ≈ 2.4 × 10⁻¹⁹ m²/W。

图 2 | 钽氧化物–LN 制备、钽氧化物材料特性及微腔 Q 值。
a，直接在商业薄膜 LNOI 衬底上实现整体式三维钽氧化物光子器件的制备流程。
b，与钽氧化物非线性光子器件制备与运行相关的材料参数：折射率 n、非线性折射率 n₂、热光系数 dn/dT（T 为温度）、材料带隙 E_BG、钽氧化物沉积温度 T_dep、退火温度 T_anneal。
c，在钽氧化物–LN 平台上制备的微腔固有品质因子 Q_i 测量值：宽环、正常色散微腔（上图，环宽 4 µm）与窄环、近零色散微腔（下图，环宽分别为 890 nm、1,040 nm 和 1,140 nm，对应蓝、绿、红色）。误差线表示同一器件多次谐振测量的标准偏差。插图为制备完成的钽氧化物微腔 SEM 图像。
d，直径 3 英寸的钽氧化物–LN 晶圆图像，标注在不同晶圆位置的三片芯片上、相同设计微腔在 1,550 nm 波长下测得的 Q_i。比例尺：c 插图，90 μm。

我们对光学损耗进行了实验表征，因为低损耗波导和高品质因子（Q）谐振器对于高效非线性操作至关重要。例如，在基于微腔的四波混频（FWM）过程中，阈值功率与负载品质因子 Q_L 的平方成反比，而集成器件需在实际片上泵浦功率下工作。为了支持高 Q_L，光子平台必须具备高固有品质因子 Q_i，因为 Q_L 依赖于通过环–总线耦合设计的耦合品质因子 Q_c，其关系为 1/Q_L = 1/Q_c + 1/Q_i。我们通过对钽氧化物–LN 平台上经过色散工程的宽环和窄环微腔进行微腔光谱测量来评估 Q_i（图 2c）。实验中使用多波段可调激光器测量器件谐振的透射，同时通过校准的光纤马赫–曾德干涉仪进行参考，将干涉仪透射作为光频参考标尺。所表征的器件设计为基模横向电场（TE₀）工作模式，但也可采用其他偏振或波导模式。我们拟合实验透射数据以提取 Q_i，并计算微腔波导损耗 α。对于优化用于常色散 200 GHz 暗脉冲产生的 4 µm 环宽微腔，我们测得 Q_i 分别约为 4.7 × 10⁶（α = 0.12 dB/cm）、5.5 × 10⁶（α = 0.09 dB/cm）和 4.5 × 10⁶（α = 0.09 dB/cm），对应波长为 1,064 nm、1,310 nm 和 1,550 nm。对于窄环宽微腔（图 2c 下部），在 780–1,064 nm 波长范围内测得 Q_i 介于约 7.5 × 10⁵ 至 1.2 × 10⁶，对应环宽分别为 890 nm（蓝色）、1,040 nm（绿色）和 1,140 nm（红色）。最窄波导器件（环宽 890 nm）的 Q_i 值对应波导损耗 α 分别为 1.2 dB/cm（780 nm）、0.9 dB/cm（980 nm）和 0.9 dB/cm（1,064 nm）。Q_i 与 α 对环宽的依赖表明，光学损耗主要受波导散射限制，这是由于窄波导器件中模式与侧壁重叠增加所致。

非线性操作

我们探讨了钽氧化物–LN 器件的设计与操作，展示了完整的 χ^(2) 与 χ^(3) 非线性光学及电路组合。首先，我们研究了 χ^(2) 周期极化 LN 波导中的二次谐波生成（SHG），尤其是在可见光波段的产生，并在三维钽氧化物–LN 器件中演示了光在钽氧化物层与 LN 层之间的传输，实现层间功能。在 χ^(3) 钽氧化物中，我们展示了高效的四波混频（FWM）过程，实现了近零色散微腔中的超宽带光学参量振荡（OPO）以及常色散光子晶体谐振器（PhCR）中的暗脉冲生成。最后，我们通过将上层钽氧化物微腔 OPO 与直波导超连续谱生成级联到周期极化 LN 波导，实现了级联 χ^(3)–χ^(2) 操作。

图 3a 描述了钽氧化物–LN 无源层间光路结构，该结构利用渐进耦合锥技术实现低损耗光模式过渡。锥形区域总长度为 250 µm，钽氧化物和 LN 波导宽度线性从 2 µm 缩减至 150 nm。图中展示了 3D 示意图（尺寸夸大以显示特征）及 2D 切片，标注了依赖于化学机械抛光（CMP）平整化的二氧化硅界面厚度 dx，并叠加有限差分时域（FDTD）模拟结果。电子束光刻工艺可实现锥形结构的高精度对准，精度为 ±20 nm。在工艺中更关键的是 CMP 氧化层平整化步骤，它控制波导间的 dx 并影响锥形结构的模式重叠。此外，模式重叠还具有波长依赖性，因为短波长下光模式约束更强。在 FDTD 模拟中，dx = 150 nm 时，1,550 nm 波长的每个过渡损耗 <0.05 dB，780 nm 波长约为 0.3 dB；dx = 200 nm 时，1,550 nm 的损耗 <0.05 dB，780 nm 降至 1.5 dB。通过串联锥形测试结构测得的实际过渡损耗在 1,550 nm（红色）和 780 nm（蓝色）波长下分别低于约 0.2 dB 和 0.5 dB。

图 3 | 钽氧化物–LN 层间光路与二次谐波生成（SHG）。
a，左图：层间锥形结构示意图、锥形过渡点的模拟模式分布及三维 TE₀ 电场模拟，显示光从上层钽氧化物传输至下层 LN；右图：锥形过渡测试结构在 1,550 nm（红色）和 780 nm（蓝色）波长下的测量损耗。
b，LN 极化电极示意图（上）及二次谐波显微镜图像（下），显示极化区域的域反转。
c，极化并刻蚀的 LN 波导 SEM 图像，顶部为去除残余电极前，底部为去除残余电极后的状态。
d，不同 Λ 器件的归一化 SHG 增益谱随波长变化（上图），下图为与模型（黑线）相位匹配的比较及器件工作时的图像。
e，钽氧化物–LN SHG 器件光谱，将 970 nm 泵浦转换为 485 nm 信号，直接通过多模光纤（MMF）边缘耦合至输出端面测量。
f，校准后的片上泵浦功率与片上 SHG 功率关系：LNOI 525 nm SHG 器件（灰色十字）、钽氧化物–LN 485 nm SHG 器件（蓝色圆圈）及 787 nm SHG 器件（红色圆圈）。误差线表示基于芯片插入损耗测量传播不确定度计算的片上 SHG 功率标准偏差。比例尺：b 底部 5 µm；c 顶部 3 µm；c 底部 2 µm。

图 3b–f 展示了在低损耗层间过渡支持下的双层钽氧化物–LN 器件的 χ^(2) SHG。图 3b 显示了环绕 LN 波导中心的极化电极示意图，我们定义了极化周期 Λ，用以控制准相位匹配（QPM）及 SHG 增益波长。在极化过程中，通过二次谐波显微镜实时监控域反转。在图 3b 底部的显微镜图像中，电极显示为上下暗条，反转域显示为中间段落。定性分析显示，各域内颜色均匀，表明 LN 薄膜完全极化，且域间重复固定，表现出纵向均匀性。图 3c 为波导刻蚀后的极化器件 SEM 图像，观察到波导两侧残留电极材料，但距离波导足够远，不会干扰光模式。

我们通过调节 Λ 来表征器件的波长依赖相位匹配，以覆盖可见 SHG 波段（图 3d）。选取来自同一钽氧化物–LN 晶圆上两片不同芯片的器件，一片极化用于泵浦波长约 920–980 nm（蓝色曲线与点），另一片用于约 1,020–1,050 nm（绿色曲线与点）。实验中使用 2 µm 光斑的透镜光纤耦合泵光进入芯片，通过多模光纤边缘耦合收集 SHG 光。通过扫描泵光激光波长，使用短通二色镜滤波（750 nm 截止，消光 >70 dB）的光功率计记录 SHG 功率随波长变化。图 3d 上部绘制了各 Λ 设计的 SHG 增益谱（实线）及计算的增益质心（虚线）；下部绘制提取的增益质心及理论相位匹配曲线（黑线）。对比三片芯片时，测得的 SHG 相位匹配数据存在偏移，并与理论 sinc² SHG 增益有所偏差，表明单器件波导中的相位匹配存在偏差。这类效应归因于 LNOI 薄膜厚度变化，可通过基于晶圆级厚度测量自适应调整 Λ 设计在未来制备中改善。

我们进一步在高功率泵浦条件下表征钽氧化物–LN SHG 器件，并与 LNOI SHG 器件比较功率与效率。图 3e 展示了 485 nm 钽氧化物–LN 器件的样品谱线；图 3f 显示了校准后的片上泵浦功率与 SHG 功率关系：LNOI 550 nm SHG 目标器件长 2,000 µm；钽氧化物–LN 485 nm 与 787 nm SHG 器件长均为 1,800 µm。测得 LNOI 片上泵 35 mW 时 SHG >6 mW，485 nm 钽氧化物–LN 片上泵 84 mW 时 SHG >5 mW，787 nm 片上泵 87 mW 时 SHG 11 mW。几何归一化转换效率分别为：LNOI 13,000% W⁻¹ cm²，485 nm 钽氧化物–LN 2,200% W⁻¹ cm²，787 nm 钽氧化物–LN 4,500% W⁻¹ cm²。性能差异归因于上文图 3d 所示 SHG 增益的相位匹配偏差。

图 4 探讨了单片钽氧化物–LN 中的 χ^(3) 与级联 χ^(3)–χ^(2) 器件，这些器件基于之前开发的钽氧化物微腔与 PhCR 设计。在上层空气包层钽氧化物 χ^(3) 器件中，使用 570 nm 厚膜，实现强模式约束以获得高非线性增益，并可通过设计色散控制非线性相位匹配。我们通过模拟不同微腔波导几何结构的群速度色散（GVD），实现正常、近零及异常 GVD，以评估几何色散对相位匹配的控制（图 4a），确定近零色散交叉点以实现超宽带波长转换。

图 4 | 钽氧化物–LN χ^(3)/χ^(2) 设计与演示。
a，通过设计波导厚度 t 和环宽 RW，实现几何色散工程及二阶色散参数 D₂ 控制。
b，光子晶体设计，显示 SEM 图像（左）、测量的谐振器模式分裂 γ_PhC（中）及负 D₂ 器件在泵模式下光子晶体的集成色散（右）。比例尺：1 µm。
c，总结三维钽氧化物–LN 光子器件实现的非线性操作：近零色散钽氧化物微腔 OPO 的宽带波长转换（i）；常色散钽氧化物 PhCR 暗脉冲生成，泵浦波长分别为 972 nm（左）与 1,535 nm（右），并标注代表性 1,550 nm 器件的转换效率（CE）（ii）；利用极化 LN 波导在 LNOI 与三维钽氧化物–LN 中实现 SHG（iii）；上层钽氧化物 χ^(3) OPO 级联至下层 LN χ^(2) SHG（iv）；钽氧化物 χ^(3) 超连续谱生成级联至 LN χ^(2) SHG（v）。钽氧化物波导宽度 W_GW 可调节超连续谱生成的色散（左）。结合 SHG，该器件可实现射频（RF）载包络偏移频 f_ceo 检测，并与重复频 f_rep 检测结合，实现 f–2f 自参照，用于定制泵浦波长 λ_p 的脉冲光源（λ_p = 1,030 nm 蓝色，λ_p = 1,560 nm 橙色）（右）。

随后，我们研究纳米光子 PhCR 设计，通过纳米级刻蚀钽氧化物控制带隙模式与幅度，实现独立于宏观几何色散的模式级相位匹配控制。图 4b 展示了 PhCR 设计示意，参数 m 控制布拉格匹配模式选择性，APhC 控制带隙幅度 γ_PhC。图 4b 左下显示了制造后的 SEM 图像，中间为 γ_PhC 测量，右侧为集成色散 D_int。正常 GVD（通过环宽设计实现）与 FWM 相位匹配（通过泵模式带隙设计实现）结合，实现高效、光谱平坦的暗脉冲微梳生成。

图 4c 展示了钽氧化物–LN 平台上 χ^(3) 与 χ^(2) 非线性光子学的实验表征，包括孤子微梳、SHG、宽带 OPO、超连续谱及其组合。示意图展示钽氧化物–LN 电路及测得输出光谱。在几何控制实现近零色散的微腔中（图 4a），演示从泵浦波长 968 nm 至信号与闲波 698 nm 和 1,572 nm 的超八度波长转换（图 4c(i)）。在常色散微腔及常色散 PhCR（图 4b）中，演示泵波长 974 nm 和 1,535 nm 的暗脉冲生成（图 4c(ii)），1,535 nm PhCR 器件测得转换效率超过 26%。图 4c(iii) 展示了 LNOI 1,050–525 nm SHG 器件及钽氧化物–LN 970–485 nm SHG。

随后，我们演示上层 χ^(3) 钽氧化物与下层 χ^(2) LN 协同工作。图 4c(iv) 展示了基于钽氧化物微腔 OPO 后接极化 LN SHG 的超宽带可定制激光波长转换器，泵浦波长 1,076 nm，主要 OPO 信号与闲波分别为 1,048 nm 与 1,107 nm，全 OPO 输出从上层钽氧化物波导传输至下层 LN 波导，峰值 SHG 增益 524 nm，用于转换 OPO 信号。观测到 1,048 nm → 524 nm 的最高转换，匹配 QPM 峰值，同时观测到弱 SHG，对应剩余泵光与信号、闲波的和频生成。

最后，图 4c(v) 展示了钽氧化物–LN 器件实现 f–2f 自参照，通过级联 χ^(3) 超连续谱生成（钽氧化物）和 χ^(2) SHG（LN）。钽氧化物波导宽度 W_GW 可调节色散以优化超连续谱生成，适配自定义波长脉冲光源。展示两种设计：W_GW = 650 nm 优化 1,030 nm 脉冲激光，W_GW = 1,600 nm 优化 1,560 nm 脉冲激光（方法部分提供额外实验细节）。有效非线性参数 γ = 2π n₂ / λ A_eff（A_eff 为有效模式面积，n₂ 为钽氧化物非线性折射率）分别为 11.0 W⁻¹ m⁻¹（1,030 nm，W_GW = 650 nm）与 3.0 W⁻¹ m⁻¹（1,560 nm，W_GW = 1,600 nm）。右侧展示各器件经低通滤波（50 MHz 截止）后的射频光谱，通过二次谐波波段光电二极管测量输出光。标注载包络偏移频 f_ceo 与重复频 f_rep，实现 f–2f 自参照。

文章名：Monolithic 3D integration of tantalum pentoxide nonlinear photonics作者：Grant M. Brodnik1 ✉, Grisha Spektor2, Lindell M. Williams1,3, Jizhao Zang1,3, Alexa R. Carollo1,  Atasi Dan1,3, Jennifer A. Black1, David R. Carlson2 & Scott B. Papp1,3单位：

1、Time and Frequency Division, National Institute of Standards and Technology, Boulder, CO, USA. 

2、Octave Photonics, Louisville, CO, USA. 3Department of Physics, University of Colorado Boulder,  Boulder, CO, USA.