Onderzoekers realiseren zeer efficiënte frequentieconversie op geïntegreerde fotonische chip

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Home > Media > Onderzoekers realiseren frequentieconversie met hoge efficiëntie op geïntegreerde fotonische chip

Abstract:
Een team onder leiding van prof. GUO Guangcan en prof. ZOU Changling van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China van de Chinese Academie van Wetenschappen realiseerde een efficiënte frequentieomzetting in microresonatoren via een gedegenereerd somfrequentieproces, en bereikte cross-band frequentieomzetting en versterking van het geconverteerde signaal door het observeren van de trapsgewijze niet-lineaire optische effecten in de microresonator. De studie is gepubliceerd in Physics Review Letters.

Onderzoekers realiseren een zeer efficiënte frequentieomzetting op een geïntegreerde fotonische chip

Hefei, China | Geplaatst op 23 april 2021

Het coherente frequentieconversieproces heeft een brede toepassing in klassieke en kwantuminformatievelden zoals communicatie, detectie, detectie en beeldvorming. Als een brug die golfbanden verbindt tussen glasvezeltelecommunicatie en atomaire transitie, is coherente frequentieomzetting een noodzakelijke interface voor gedistribueerde kwantumcomputers en kwantumnetwerken.

Geïntegreerde niet-lineaire fotonische chip valt op door zijn aanzienlijke technologische vooruitgang bij het verbeteren van niet-lineaire optische effecten door microresonators die de interactie tussen licht en materie verbeteren, samen met andere voordelen zoals kleine afmetingen, grote schaalbaarheid en laag energieverbruik. Deze maken van geïntegreerde niet-lineaire fotonische chips een belangrijk platform om optische frequentie efficiënt te verbergen en andere niet-lineaire optische effecten te realiseren.

De resonantie-verbeterde coherente frequentieomzetting op de chip vereist echter meerdere (drie of meer) modi van fase-aanpassingstoestand tussen verschillende golflengten, wat aanzienlijke uitdagingen met zich meebrengt voor het ontwerp, de fabricage en de modulatie van de apparaten. Vooral bij de toepassing van atomaire en moleculaire spectroscopie, maakt de intrinsieke fout veroorzaakt door de nanofabricagetechniek van geïntegreerde niet-lineaire fotonische chips het moeilijk om de resonantiefrequentie van een microresonator aan te passen aan de atomaire overgangsfrequentie.

De onderzoekers in deze studie stelden een nieuw schema voor voor hoogrenderende coherente frequentieomzetting die alleen de tweemodusfase-aanpassingstoestand vereist via een gedegenereerd somfrequentieproces. Ze bereikten een nauwkeurige afstemming van het frequentievenster (FW): grove afstemming door de temperatuur van het apparaat aan te passen met een afstemmingsbereik van 100 GHz; fijnafstemming met MHz-niveau op basis van eerder werk van volledig optische thermische controle in een geïntegreerde microholte.

De resultaten toonden aan dat de best behaalde efficiëntie tot 42% was tijdens de fotongetalconversie van 1560 nm brede naar 780 nm brede golflengte, wat duidt op een frequentie-afstemmingsbandbreedte van meer dan 250 GHz. Dit voldeed aan de onderlinge verbinding van telecomfotonen en rubidium (Rb) -atomen.

Bovendien hebben de onderzoekers experimenteel gecascadeerde χ (2) en Kerr niet-lineaire optische effecten in een enkele microresonator geverifieerd om het geconverteerde signaal te versterken, dat eerder werd verwaarloosd. De hoogste conversie-efficiëntie was dus het potentieel om meer dan 100% te bereiken door de fabricageparameters van het apparaat aan te passen, waarbij tegelijkertijd werd voldaan aan het signaal dat werd geconverteerd en versterkt.

Deze studie biedt een nieuwe manier voor efficiënte on-chip frequentieconversie, wat buitengewoon belangrijk is voor on-chip kwantuminformatieverwerking.

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Jane FAN Qiong
86-551-636-07280

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: