オンチップの電気光学周波数シフト器とビーム分割器

科学分野:

• フォトニクスとナノテクノロジー
• 量子情報科学
• 応用物理学

背景:

• 効率的なギガヘルツスケールの周波数シフトとビーム分割は,原子物理学,マイクロ波フォトニクス,光通信,光子量子コンピューティングに不可欠です.
• 既存の方法はしばしば低効率,限られた周波数範囲,体積,または双方向性の欠如により,スケーラビリティと実用的な適用を阻害しています.

研究 の 目的:

• 連続マイクロ波制御を用いた新しい電気光学周波数シフト器とビーム分割器を実証する.
• ミニチュアでスケーラブルな光子装置で高効率,低損失,調節性を達成します.

主な方法:

• 超低損失のリチウムニオバート波導体と共振器における光学モードの密度と結合.
• 電気光学調節のための結合リング-共振器構造を使用します.
• カスケード式周波数シフトシステムの導入

主要な成果:

• ギガヘルツスケールの周波数シフトは28GHzまで達成され,チップ内変換効率は~90%である.
• 双方向周波数域のビーム分割を証明した.
• 周波数チャンネル間の非遮断情報交換を展示しました.
• マイクロ波信号を使用した 119.2 GHz のカスケードシフトが成功しました.

結論:

• 開発されたリチウムニオバートナノフォトニックデバイスは,高効率でスケーラブルな周波数操作ソリューションを提供します.
• これらのデバイスは,高度な古典的な情報プロセッサや 光子量子コンピュータの 潜在的な構成要素として機能します
• 証明された能力は,高速光学信号処理と量子情報アプリケーションのための新しい道を開きます.