高效的光子对生成在分层聚合尼酸纳米光子波导中
Xiaodong Shi1, Sakthi Sanjeev Mohanraj1, Veerendra Dhyani1
1A*STAR Quantum Innovation Centre (Q.InC), Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), Singapore, 138634, Singapore.
Light, science & applications
|October 3, 2024
概括
我们开发了一种新的分层酸波导,用于高效的芯片上光子对生成. 这一突破通过提高量子通信和计算的制造可靠性和性能来增强量子技术.
科学领域:
- 量子光学是一种量子光学.
- 纳米光子学 纳米光子学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 集成的光子对源对于可扩展的光子量子系统至关重要.
- 薄膜酸是一种有前途的平台,但在制造和效率方面面临着挑战,例如定期聚合酸 (PPLN) 和模态相匹配 (MPM) 等现有方法.
研究的目的:
- 介绍和演示一种新层聚合酸 (LPLN) 纳米光子波导,用于高效的芯片上光子对生成.
- 克服PPLN和传统MPM在制造可靠性,设备重复性和非线性交互效率方面的局限性.
主要方法:
- 在LPLN波导中通过电抛光利用层wise极性反转来打破空间对称性.
- 利用MPM的增强非线性相互作用和级联第二生成 (SHG) 和自发参数向下转换 (SPDC) 过程.
- 描述正常化的SHG转换效率和光子对生成亮度.
主要成果:
- 在LPLN波导中实现了46.15%W-1cm-2的正常化SHG转换效率.
- 在3.3毫米的LPLN波导中,证明了光子对生成,其正常化亮度为3.1 × 106 Hz nm−1mW−2.
- 与PLN相比,LPLN波导具有更高的制造可靠性,对几何变化和温度波动的敏感性降低.
结论:
- LPLN纳米光子波导为有效的芯片上非线性波长转换和非经典光产生提供了有前途的解决方案.
- 开发的LPLN平台在性能和可靠性方面超过了现有的芯片源.
- 直接应用包括量子通信,量子网络和芯片上的光子量子信息处理.
