2.1.3 硅的非线性效应：双光子吸收（TPA）与自相位调制（SPM）

文档摘要

2.1.3 硅的非线性效应：双光子吸收（TPA）与自相位调制（SPM）在硅光子学的深水区航行，我们常被一种错觉所迷惑：硅是“光学的荒漠”——它不发光、不放大、带隙太宽、本征吸收又在通信波段近乎为零。可正是这片看似贫瘠的土地，却悄然孕育着最锋利的非线性刀刃：双光子吸收（Two-Photon Absorption, TPA）与自相位调制（Self-Phase Modulation, SPM）。它们不是硅的“附加功能”，而是其晶体对称性、能带结构与强局域场耦合后必然涌现的本征响应。当飞秒脉冲钻入亚微米硅波导，当峰值功率突破MW/cm²量级，硅便从被动介质蜕变为动态非线性处理器——它不靠掺杂，不靠外加电场，仅凭光自身强度就重写相位、吞噬光子、生成新频率。