激光编写可重新配置的光子集成电路直接合到一个单光子雪崩二极管阵列
Giulio Gualandi1,2, Simone Atzeni2,3, Marco Gardina2
1Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Milano, Italy.
Light, science & applications
|May 16, 2025
概括
这项研究证明了室温单光子探测器与光子集成电路的直接合,实现了可扩展量子光子学的高检测效率. 这项创新绕过了复杂的冷系统和昂贵的光纤对齐.
科学领域:
- 量子光子学 量子光子学
- 集成光学 集成光学 集成光学
- 固态设备 固态设备
背景情况:
- 目前的量子光子学实验经常使用冷单光子探测器,通过光纤连接到光子集成电路 (PIC).
- 这种方法面临的可扩展性挑战是由于冷的要求和复杂的光纤合.
- 移除光纤和冷条件对于紧,经济高效和可扩展的量子系统是可取的.
研究的目的:
- 报告一种新的方法,可以直接将秒激光编写的PIC与室温单光子雪崩二极管 (SPAD) 阵列连接起来.
- 为了证明这种直接合在效率和稳定性方面的有效性.
- 为了展示这个集成系统的实用性,用于表征量子光子设备.
主要方法:
- 使用秒激光写字 (FLW) 制造一个PIC.
- 为在室温下运行的单光子雪崩二极管 (SPAD) 阵列开发定制平面技术.
- 没有光纤的PIC和SPAD阵列的直接异质集成.
主要成果:
- 在PIC和SPAD阵列之间实现了完美的合.
- 在561nm达到41.0%的系统检测效率,这是直接合系统中报告的最高效率.
- 经过证明,强大的合对不对齐不敏感,不需要昂贵的对齐程序.
- 通过使用集成的SPAD阵列,成功描述了一种可重新配置的马赫-泽恩德干扰仪.
结论:
- FLW PIC和室温SPAD阵列的直接合为量子光子学提供了一个可扩展的,具有成本效益的解决方案.
- 这种方法简化了系统设计和实施,为紧的量子设备铺平了道路.
- 证明的高效率和稳定性为先进的集成量子实验打开了新的可能性.
