Magnetic-free optical mode degeneracy lifting in lithium niobate microring resonators
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Center For Excellence in Quantum Information and Quantum Physics（中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越中心）
本文通过直接解除微环谐振器中正反向模式简并度实现无磁场的光非互易性，利用声光耦合产生差异性AC斯图尔特移位，无需模间转换或复杂光子结构，实现动态非互易响应控制。
2026-04-08 physics.optics
An electro-optically tunable microring laser monolithically integrated on lithium niobate on insulator
我们展示了一个电光（EO）可调谐的微型激光器的单片集成在绝缘体上的锂氧化物（LNOI）平台。该器件采用光刻辅助化学机械刻蚀（PLACE）方法制作，泵浦激光器通过安装在掺铒铌酸锂微晶体上的非掺杂铌酸锂波导与掺铒铌酸锂微晶体激光器倏逝耦合。在1542 nm波长处测得LN微腔的品质因数高达1.54 × 10 ~ 5。使用980 nm连续波泵浦激光器，在低于3.5 mW的泵浦功率阈值下可以观察到激光作用。最后，通过改变微电极上的电压实现了激光波长的调谐，所述微电极制造在微波导附近，示出了0.33 pm/V的EO系数。
2021-03-15 physics.app-ph physics.optics
Simultaneous generation of Raman-assisted Soliton Microcombs and Tunable Multi-chromatic Raman Microlasers in Single Monolithic Thin-film Lithium Niobate Microrings
State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-Intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院上海光学精密机械研究所）；The Extreme Optoelectromechanics Laboratory (XXL), School of Physics and Electronic Science, East China Normal University（华东师范大学物理与电子科学学院）；State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University（华东师范大学）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术学院）
本研究在单片体薄膜锂铌酸盐微环中同时生成拉曼增强的孤子微梳和可调多色拉曼微激光器，实现了高效宽带相干光源。
2025-11-26 physics.optics
Photonic time-delayed reservoir computing based on lithium niobate microring resonators
提出基于铌酸锂微环谐振器阵列的光子时延储备池计算方案，利用热光非线性与光折变效应，在极低输入能量下实现高记忆容量与卓越性能，并设计了基于波分复用的多任务并行计算方案。
2024-08-24 physics.optics
Towards 1% single photon nonlinearity with periodically-poled lithium niobate microring resonators
单光子非线性的缺乏一直是发展光频量子光子电路的主要障碍。在本文中，我们展示了一个双极化薄膜锂酸盐微谐振器（PPLNMR），达到5,000,000%/W的二次谐波转换效率-几乎20倍的提高超过国家的最先进的-通过访问其最大的$χ^{(2)}$张量分量$d_{33}$通过准相位匹配。相应的单光子耦合率$g/2π$估计为1.2 MHz，这是一个重要的里程碑，因为它接近社区中开发的最佳可用的锂离子酸盐微谐振器的耗散率$κ/2π$。使用定义为$g/κ$的品质因数，我们的器件达到接近1%的单光子非线性。我们表明，通过进一步缩放的设备，它是可能的，以改善单光子非线性的制度，光子阻塞效应可以体现。
2020-07-15 physics.optics quant-ph
Tunable large free spectral range microring resonators in lithium niobate on insulator
微波谐振器是用于滤波、传感和非线性应用的关键光子器件。迄今为止，LNOI中高性能微腔谐振器的发展受到所制造脊形波导的侧壁角度、粗糙度和蚀刻深度的限制。我们提出了大自由光谱范围的微波谐振器图案通过电子束光刻在高折射率对比度$Z$切割LNOI。我们的微波谐振器实现了大于5 nm的FSR为30 $μ$ m的环半径和大的3 dB谐振带宽。我们证明了3 pm/V的电光调谐的70 $μ$ m半径的环。这项工作将使有效的片上滤波LNOI和未来，更复杂的，微谐振器网络和非线性场增强应用。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
High-Q Lithium Niobate Microring Resonator with Electro-Optically Reconfigurable Coupling Strength
Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University（精密光谱学国家重点实验室，华东师范大学）；The Extreme Optoelectromechanics Laboratory (XXL), School of Physics, East China Normal University（极端光机电实验室（XXL），物理学院，华东师范大学）；WLSA Shanghai Academy（WLSA上海学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（极端光学协同创新中心，山西大学）
该研究展示了一种高 Q 值锂铌酸盐微环谐振器，具备电光可重构耦合强度，实现了高 Q 因子、单模纯度和全范围耦合可重构性，适用于自适应微波光子学和量子光子网络。
2025-12-28 physics.optics
Periodically poled thin film lithium niobate microring resonators with a second-harmonic generation efficiency of 250,000%/W
被许多人称为光子学中的硅的钛酸锂（LN），自从作为超低损耗集成光子学平台被证明以来，最近已经上升到芯片级非线性光学研究的最前沿。由于其显著的二次非线性效应（$χ^{(2)}$），LN激发了许多重要的应用，如二次谐波产生（SHG），自发参量下转换和光学参量振荡。在这里，我们展示了高效率的二次谐波双谐振，周期性极化的z切LN微环，其中准相位匹配是通过场辅助域工程实现的。同时，通过优化基波和二次谐波带的耦合条件，实现了单滑轮波导的双频工作。因此，当在大约1617 nm的低功率区域中泵浦周期性极化的LN微晶体时，实现了250，000%/W的片上SHG效率，这是当前集成光子平台中报道的最先进的值。当泵浦功率为115 $μ$ W时，光波导的绝对转换效率为15%.这种周期性极化LN微环也为其他腔增强准相位匹配$χ^{(2)}$非线性光学过程提供了一个通用平台。
2019-10-31 physics.optics quant-ph
Naturally Phase Matched Lithium Niobate Nanocircuits for Integrated Nonlinear Photonics
具有强非线性的高复杂性、密集集成的纳米光子电路对于经典光学和量子光学中的广泛应用是期望的。在这项工作中，我们研究自然相位匹配通过模式工程的锂酸盐（LN）波导和微谐振器片上的二次谐波产生（SHG）。通过仔细设计的几何色散，我们观察到一个$26\%~W^{-1}cm^{-2}$规范化的效率，在亚微米横模限制波导中的倍频。在相似的截面尺寸下，我们证明了相位匹配的倍频在一个微波谐振器上的输出耦合的二次谐波功率的10倍增强。我们的平台能够利用最强的光学非线性和电光效应在LN片上与不受限制的平面电路布局。它为具有低损耗和高非线性的高效光子器件的密集和可扩展集成提供了机会。
2018-05-28 physics.optics
Offset Dual Microcombs in a Single Microresonator: Kerr-Raman Interleaved Combs
East China Normal University（华东师范大学）；Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；Nanjing University（南京大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究与创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）；Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University（山东师范大学光调控与应用协同创新中心）
本文首次在单个薄膜铌酸锂微环中，利用受激拉曼散射桥接两个模式族，在单一连续波激光泵浦下产生双光频梳，实现了低相位噪声和宽光谱覆盖，为片上集成双光频梳提供了稳健路径。
2026-10-19 physics.optics
On-chip erbium-doped lithium niobate microring lasers
绝缘体上叠层锂（LNOI）由于其优异的非线性、电光等物理性能，被认为是光学集成的重要候选平台，已成为研究热点。光源作为集成光学系统的重要组成部分，其需求量越来越大.本文报道了利用电子束光刻和电感耦合等离子体反应离子刻蚀工艺，实现了基于掺铒LNOI环形腔的1550 nm波段片上LNOI微激光器，其负载品质因数大于100万。在980 nm波段连续激光泵浦下，这些微激光器表现出约20 μW的低泵浦阈值和稳定的性能。在高泵浦功率下，观察到了1510 ~ 1580 nm的梳状激光谱，为在掺稀土离子的LNOI平台上实现脉冲激光和频率梳奠定了基础。该工作有效地推动了片上集成有源LNOI器件的发展。
2021-07-27 physics.app-ph physics.optics
Photonic Crystal Microring Resonators on a Hybrid Silicon Nitride-on-Lithium Niobate Platform
首次在混合氮化硅-铌酸锂绝缘体平台上展示高质量光子晶体谐振器，利用电光效应实现电压驱动的灵活频率转换，并精确控制模式分裂。
2025-05-01 physics.app-ph physics.optics
A single-frequency single-resonator laser on erbium-doped lithium niobate on insulator
本文通过在单个多模Er:LNOI微环中引入模式相关损耗和增益竞争，实现了单频单模激光输出，输出功率2.1微瓦、边模抑制35.5 dB、线宽1.27 MHz。
2021-06-27 physics.optics
Ultra-high Q lithium niobate microring monolithically fabricated by photolithography assisted chemo-mechanical etching
本文通过优化光刻辅助化学机械刻蚀工艺，实现与总线波导单片集成的超高Q值铌酸锂微环，间隙仅3.8微米，经高温退火后本征Q值达4.04×10^7，传播损耗低于1 dB/m，较以往最佳结果提升约3倍。
2023-06-18 physics.app-ph physics.optics
Monolithically integrated waveguide-coupled single-frequency microlaser on erbium-doped thin film lithium niobate
采用光刻辅助化学机械腐蚀（PLACE）技术，在掺铒薄膜钛酸锂（Er：TFLN）上实现了单片波导耦合微腔激光器。我们展示了一个集成的单频微波激光器工作在1531 nm波长附近。PLACE技术使集成Er：TFLN光子学具有低传播损耗，因此可以用于实现单片芯片微激光器的低成本大规模生产，其应用范围从光通信和光子集成电路（PIC）到精密计量和大规模传感。
2022-01-28 physics.app-ph physics.optics
Second-harmonic generation with a 440,000% W-1 conversion efficiency in a lithium niobate microcavity without periodic poling
该研究在反极化双层X切薄膜铌酸锂上制备本征品质因子超9.4×10^5的滑轮波导耦合微环谐振器，无需周期性极化即可实现媲美PPLN微腔的440000% W⁻¹二次谐波转换效率，降低了高效非线性频率转换对难制备的PPLN微腔的依赖。
2023-12-12 physics.app-ph physics.optics
Tunable single-mode laser on thin film lithium niobate
绝缘体上掺铒锂氧化物激光器（LNOI）在完整的光子集成电路（PIC）中起着重要的作用。在这里，我们展示了一个集成的可调谐耳语厨房单模激光器（WGSML），利用一对耦合的微盘和microwave的LNOI。974 nm单模泵浦光在所设计的微盘中可以产生良好的谐振，有利于产生耳语廊模激光。在1560.40 nm处获得了最大边模抑制比为31.4 dB的WGSML。通过调节温度，WGSMLs的输出功率得到提高，中心波长可从1560.30 nm变化到1560.40 nm。通过改变微盘与微片之间的耦合间隙宽度，获得了1560.60 nm和1565.00 nm波长的WGSMLs。在进一步的研究中，我们还可以利用LNOI的电光效应来获得更精确的可调WGSMLs。
2021-08-29 physics.app-ph physics.optics
Nanophotonic Lithium Niobate Electro-optic Modulators
现代通信网络需要将电信号高速转换为光信号的高性能和可扩展电光调制器。现有的碳酸锂调制器具有优异的性能，但体积庞大且难以按比例放大。在这里，我们展示了可扩展的和高性能的纳米光子电光调制器的单晶钛酸锂微谐振器和微型马赫-曾德尔干涉仪。我们展示了一个半波电光调制效率为1.8V $\cdot$ cm和数据速率高达40 Gbps。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spatio-Temporal Nonlinear Theory in Birefringent Microrings
针对双折射微环非线性过程转换效率缺乏理论分析的问题，本文引入时空耦合模方程描述腔模空间特性，发现X切铌酸锂微环可在宽频范围不同方位角实现强二次谐波产生，为高效双折射光子集成电路设计提供指导。
2023-12-19 physics.optics
Simultaneous Type-0 and Type-I Optical Parametric Oscillation in Submicron Poled Thin-Film Lithium Niobate
Yale University（耶鲁大学）
通过偏振不敏感的亚微米周期性极化，在薄膜铌酸锂微环谐振器中实现了双光学参量振荡，利用简并后向准相位匹配，单个亚微米极化周期同时支持0类和I类参量相互作用，并通过温度控制实现偏振通道选择性激活。
2026-05-23 physics.optics
Acoustically control of integrated optical microrings: from photonic molecule to Mobius strip
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；Tsinghua University（清华大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过声学控制实现微环谐振器的拓扑结构变换，展示了从光子分子到莫比乌斯环的转变，实现了强耦合和高反射率的光子器件控制。
2025-11-27 physics.optics
Improving Linewidth and Extinction Ratio Performances of Lithium Niobate Ring Modulator Using Ring-pair Structure
针对薄膜铌酸锂微环调制器线宽与消光比受限问题，提出环对结构，实现22 GHz线宽和超过30 dB消光比。
2023-05-12 physics.optics
Programmable and nonvolatile computing with composition tuning in thin film lithium niobate
Northwestern University（西北大学）；Elmhurst University（埃尔姆赫斯特大学）
本研究通过电化学锂化在超薄铌酸锂薄膜中实现非易失性光子计算，利用成分调节进行矩阵-向量乘法，验证了低损耗和高精度的图像处理方法。
2026-07-17 physics.optics
Integrated LNOI single-mode lasers by Vernier effect
基于绝缘体上掺铒锂氧化物（LNOI）的微腔激光器是实现LNOI集成光子学的关键器件，近年来受到广泛关注。在这封信中，我们报告了在980 nm连续激光的泵浦下，在两个不同半径的耦合掺铒LNOI微环中利用游标效应实现C波段单模激光。该激光器在大泵浦功率范围内稳定工作，泵浦阈值约为200 μW，边模抑制比超过26dB。高性能的LNOI单模激光器将推动锂酸盐集成光子学的发展。
2021-06-09 physics.optics
In-situ optical vector analysis based on integrated lithium niobate single-sideband modulators
本研究针对传统光矢量分析系统体积大、集成光子器件片上表征受耦合损耗干扰的问题，基于薄膜铌酸锂单边带调制器研制小型化原位OVA系统，实现高分辨率宽带测量，可精准表征集成光子器件特性，应用前景广阔。
2024-05-16 physics.app-ph physics.optics
An integrated lithium-niobate electro-optic platform for spectrally tailored dual-comb spectroscopy
芯片上的高分辨率宽光谱带宽光谱仪将为气相分子指纹识别创造新的机会，特别是在环境传感方面。分辨率高到足以在大气压下观察跃迁，同时灵敏地检测多个原子或分子是关键的挑战。在这里，基于电光微镜的双梳干涉仪，在低损耗的锂-绝缘体上的纳米光子平台上制造，展示了朝着这一成就的重大进展。光谱跨越1.6太赫兹（53厘米-1），分辨率为10 GHz（0.33厘米-1），在一个单一的测量，而不需要频率扫描或移动部件。该系统的频率捷变使得能够进行频谱定制的多路复用感测，这允许询问非相邻的频谱区域，在此间隔6.6 THz（220 cm-1），而不损害信噪比。
2020-03-11 physics.app-ph physics.optics
Uncooled low-noise thin-film optomechanical resonator for thermal sensing on lithium niobate
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, University of Southern California（南加州大学明希电子与计算机工程学院）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Chandra Family Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校昌德拉家庭电子与计算机工程学院）
该研究开发了一种基于薄膜铌酸锂的紧凑光学机械共振器，实现高灵敏度热感应与无冷却红外检测。
2026-01-06 physics.optics
Ultralow-threshold thin-film lithium niobate optical parametric oscillator
具有强$χ^{(2)}$光学非线性的材料，特别是锂酸盐，在构建光学参量振荡器（OPO）中起着关键作用。然而，低损耗$χ^{(2)}$材料的芯片级集成仍然具有挑战性，并且限制了片上$χ^{(2)}$ OPO的阈值功率。本文报道了第一个采用准相位匹配的高质量微波谐振器的片上锂酸盐光参量振荡器，其阈值功率（$\sim$ 30 $μ$ W）比以前的$χ^{(2)}$集成光子学平台低400倍。在泵浦功率为93 $μ$ W时，获得了11%的片上功率转换效率。OPO波长调谐是通过改变泵浦频率和芯片温度来实现的。薄膜锂氧化物OPO是迄今为止所有片上OPO中功率阈值最低的，具有转换效率高、准相位匹配灵活、器件可扩展等优点，为基于芯片的可调谐经典和量子光源提供了新的机会，为实现光子神经网络提供了一个潜在的平台。
2021-01-12 physics.app-ph physics.optics
Multi-channel high-speed flip-chip packaging platform for thin-film lithium niobate photonic circuits
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Fudan University（复旦大学）；Rhinopix Technology Limited（Rhinopix科技有限公司）
提出一种倒装芯片封装平台，同时提供13个高速和32个低速电信号至薄膜铌酸锂芯片，实现低损耗、低串扰的50 GHz带宽，并演示了2x8光开关和电光梳发射器。
2026-06-16 physics.optics
Programmable cavity-enhanced telecom quantum memory in thin-film lithium niobate
Nanjing University（南京大学）
本文提出一种基于薄膜铌酸锂的可编程腔增强量子存储器，实现了高效的电信频段存储与快速光谱控制，展示了高对比度原子频梳的制备及量子纠缠验证。
2026-07-16 physics.optics quant-ph
High-efficiency integrated laser on erbium-doped lithium niobate-on-insulator
MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, School of Physics and TEDA Institute of Applied Physics, Nankai University（南开大学物理学院与泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室）
本文提出一种集成掺铒LNOI激光器，结合高掺铒LN、大直径微环谐振器和双向泵浦，在1562 nm实现16.91%斜率效率，首次突破LNOI平台10%效率门槛。
2026-09-15 physics.optics
Material-Anisotropy-Driven Topological Optical Lattices on Thin-Film Lithium Niobate
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；International Quantum Academy, Shenzhen（深圳量子科学院）
利用X切薄膜铌酸锂的材料各向异性作为内置角动量耦合器，将回音壁模式转换为拓扑边带晶格，实现可寻址的高维轨道角动量态生成。
2026-06-23 physics.optics
Ultra High-Q tunable microring resonators enabled by slow light
研究通过在掺铒薄膜铌酸锂微环谐振器中利用光谱烧孔产生慢光效应，实现超过$10^8$的超高Q因子，并借助电光调谐动态控制Fano线型，同时提出新理论模型解释了强光驱动下线宽显著变窄的现象。
2025-04-28 physics.optics quant-ph
Effective electro-optical modulation with high extinction ratio by a graphene-silicon microring resonator
石墨烯由于其高载流子迁移率、超大吸收带宽和极快的材料响应，为新型光电应用开辟了道路。特别地，通过费米能级的调谐来控制光电性质的机会使得能够实现电光调制、光-光开关和其他光电子应用。然而，实现高调制深度仍然是一个挑战，因为石墨烯-硅器件中的适度石墨烯-光相互作用，通常仅利用单层或几层石墨烯。在这里，我们全面研究了石墨烯和微谐振腔之间的相互作用，以及它对光学调制深度的影响。我们展示了石墨烯-硅微电子器件，显示出12.5 dB的高调制深度，相对较低的偏置电压为8.8 V。通过施加具有4 V峰-峰电压的方波，成功地展示了消光比为3.8 dB的开-关电光开关。
2015-02-02 physics.optics
Programmable multifunctional integrated microwave photonic circuit on thin-film lithium niobate
针对微波光子链路集成化、高性能和多功能的挑战，首次基于薄膜铌酸锂强度调制器和可编程级联微环谐振器实现可调谐陷波滤波器，兼具高集成度等多性能优势与双频段滤波、干扰抑制功能，推动相关系统实用化。
2024-11-27 physics.app-ph physics.optics
Electrical tuning and switching of an optical frequency comb generated in aluminum nitride microring resonators
氮化铝具有很强的克尔非线性和电光普克尔效应。通过结合这两种效应，在这里，我们演示了片上可逆的开/关的光学频率梳产生的氮化铝微谐振器。我们优化了门极和下谐振腔结构的设计，在不增加光损耗的情况下有效地施加电场。通过在改变电场的同时测量频率梳峰值之一来监测梳的切换。控制梳状电光响应的瞬态热效应的直接比较进行了研究。
2013-11-26 physics.optics
Ultra-low loss integrated visible photonics using thin-film lithium niobate
集成光子学是一个强大的平台，可以提高光学系统的性能和稳定性，同时为基于自由空间光学的实现提供低成本、小尺寸和可扩展的替代方案。虽然在电信波长的低损耗集成光子学平台的开发方面取得了很大进展，但可见光波长范围受到的关注较少。然而，许多应用利用可见光或近可见光，包括在光学成像、光遗传学和量子科学和技术中的应用。在这里，我们展示了一个超低损耗的集成可见光光子学平台的基础上的薄膜锂在绝缘体上。我们的波导具有6 dB/m的超低传播损耗，而我们的微波谐振器具有1100万的固有品质因数，两者都是在637 nm波长下测量的。此外，我们展示了一个片上可见光强度调制器的电光带宽为10 GHz，所使用的检测器的限制。在这项工作中展示的超低损耗器件，以及锂的二阶和三阶非线性，开辟了新的机会，创造新的被动和主动设备的频率计量和量子信息处理在可见光谱范围内。
2019-03-08 physics.app-ph physics.optics
Design and optimization of optical modulators based on graphene-on-silicon nitride microring resonators
为了克服石墨烯与光的弱相互作用带来的高调制深度的挑战，提出并研究了一种基于石墨烯可调光学电导率的氮化硅基石墨烯（SiNx）微腔。系统地分析和优化了石墨烯/氮化硅波导的几何参数，得到了0.04 dB/μm的损耗可调谐性和0.0022的有效折射率变化。我们详细研究了石墨烯与半径为40 μ m的微环谐振器之间的相互作用，其中同时考虑了电吸收和电折射调制。通过选择合适的石墨烯覆盖率和耦合系数，获得了大于40 dB的高调制深度和较大的制造公差。
2016-10-11 physics.optics
High-bandwidth CMOS-voltage-level electro-optic modulation of 780 nm light in thin-film lithium niobate
在可见-近红外（VNIR）波长下工作的集成光子学为推进用于寻址原子钟、传感器和量子计算机的光学系统提供了可扩展的平台。自由空间控制光学器件的复杂性导致原子和离子的可寻址性有限，这仍然是可扩展性和成本的障碍。马赫-曾德尔干涉仪网络可以通过提供对多个输出光束的高带宽电光控制来克服寻址原子的挑战。在这里，我们展示了一个VNIR马赫-曾德尔干涉仪的蓝宝石上的锂钛酸盐与CMOS电压电平兼容的全摆幅电压为4.2 V和电光带宽为2.7 GHz的占用只有0.35 mm $^2$。我们的波导表现出1.6 dB/cm的传播损耗和我们的微波谐振器具有4.4 $\times$ 10 $^5$的固有品质因数。这种用于VNIR集成光子学的专用平台可以为以高精度和可忽略的串扰寻址大型量子位阵列开辟新途径。
2022-04-07 physics.app-ph physics.optics
Generating photon pairs from a silicon microring resonator using an electronic step recovery diode for pump pulse generation
在室温下从紧凑、可制造且廉价的硅（Si）光子器件产生光子对可以帮助开发量子光子学的实际应用。光子对产生的一个重要特征是双光子联合谱强度（JSI），它描述了光子对的频率相关性。特别地，预示的单光子产生需要不相关的光子，而不是在连续波（CW）泵浦下常规获得的高度反相关的光子。最近尝试实现这种可因子化的JSI已经使用来自锁模激光器的短光脉冲，与Si微芯片对发生器相比，锁模激光器是昂贵得多并且更大的桌面或机架大小的仪器，其主导了成本并且抑制了源的小型化。在这里，我们产生的光子对从硅微谐振器通过使用电子阶跃恢复二极管驱动的电光调制器，雕刻的泵浦光从CW光二极管到适当的宽度的脉冲，从而可能消除了需要的光学锁模激光器。
2016-04-01 physics.optics
Electrically pumped ultra-efficient quantum frequency conversion on thin film lithium niobate chip
本研究在薄膜铌酸锂平台上实现首个连接通信与可见波段的电泵浦混合集成量子频率转换芯片，以极低泵浦功率实现较高片上量子效率，助力量子网络与芯片级量子光学系统发展。
2025-09-04 physics.optics quant-ph
On-chip electro-optic tuning of a lithium niobate microresonator with integrated in-plane microelectrodes
我们展示了集成面内微电极的片上锂酸盐微谐振器的电光调谐。首先，通过飞秒激光工艺在基底上形成两个金属微电极。采用飞秒激光直写结合聚焦离子束铣削的方法制备了位于微电极之间的高Q值锂离子微谐振器。由于有效的结构设计，观察到3.41 pm/V的高电光调谐系数。
2016-11-11 physics.optics
A compact structure for realizing Lorentzian, Fano and EIT resonance lineshapes in a microring resonator
微谐振器作为光子集成电路的基本组成部分，已经发展成为许多功能器件，其性能在很大程度上取决于微谐振器的谐振线形。我们提出了一个紧凑的结构，可靠地实现洛伦兹，法诺，和电磁感应透明（EIT）共振线型的microns。通过简单地在微带的侧面耦合波导中插入两个空气孔，涉及法布里-珀罗（FP）谐振与微带的谐振模式耦合，示出了在FP谐振的一个自由光谱范围内的洛伦兹、Fano和EIT线形。讨论了不同线型的品质因数、消光比和斜率。在微波的特定谐振波长下，通过控制FP腔的长度，可以在这三种类型之间进行调谐。实验结果验证了理论分析的正确性，得到了消光比约为20 dB，斜率大于280 dB/nm的Fano线型。这种紧凑结构中可靠、灵活的可调谐线型对改善微环器件性能和扩大其应用范围具有潜在的意义。
2019-02-28 physics.optics
Direct-Digital-Drive Microring Modulator
将直接数字驱动方法应用于微谐振器。因此，微型谐振器由一组分段的电极控制，每个电极由二进制（数字）信号驱动。利用数字存储器查找表进行数字线性化。将该方法应用于单个微扰调制器以提供M位数模转换器（DAC），其也可以被视为M电平脉冲幅度调制器（M-PAM）。通过仿真表明，一个4位DAC可以实现3.74位的有效位数（ENOB）。将相同的方法应用于两个环，使得能够生成二维光M-QAM信号。仿真结果表明，16-QAM调制器的EVM优于-30dB。
2016-03-11 physics.optics
Electro-optically modulated polarization mode conversion in lithium niobate ridge waveguides
作为一种新兴技术，绝缘体上的锂氧化物（LNOI）波导已被证明为集成光学提供了一个有前途的平台，这是由于其与绝缘体上的硅（SOI）波导相比的强光学限制，同时具有锂氧化物的多功能特性，例如高电光系数。在本文中，我们表明，模式杂交，一种现象，广泛存在于垂直非对称波导，可以有效地调制在LNOI脊波导的电光效应，导致97%的效率的偏振模式转换器。此外，所提出的器件不需要锥形或周期性极化，从而大大简化了制造工艺。它也可以通过外部磁场进行主动切换。这样的平台促进了光子电路和传感器的技术进步。
2021-03-04 physics.optics
Electro-optic and electrical properties in Hafnium-doped congruent lithium-niobate crystals
本文报道了掺铪锂离子晶体的光学和介电性质。我们研究了各种掺杂浓度从0到8摩尔%的全等组成的样品。实验测定了掺Hf LN晶体的电光系数r22和相应的介电常数的箝位和非箝位值，并与未掺杂的同成分LN晶体的结果进行了比较。我们发现，电光和介电性能只有轻微的影响，通过引入铪离子，因此Hf掺杂LN具有低的光折变损伤的优势相比，未掺杂的全等LN。
2008-08-20 physics.optics
Compact lithium niobate photonic integrated circuits
铌酸锂（LN）是一种很有前途的复杂光电子电路材料，在通信、传感、量子光学和计算等领域有着广泛的应用。随着绝缘体上部分蚀刻LN（LNOI）波导的发展，LN向紧凑型光子集成电路（PIC）迈进了一大步。然而，由于波导的部分边缘性质，未来的高紧凑型PIC的集成密度仍然有限。在这里，我们展示了一个完全蚀刻的LN PIC平台，第一次，同时实现超低的传播损耗和紧凑的电路尺寸。具有光滑侧壁的紧密限制的完全蚀刻LN波导允许我们将弯曲半径降低到20 $μ$ m（对应于1 THz FSR）。我们已经实现了紧凑的高$Q$微波谐振器与$Q/V$的7.1 $\times$ 10 $^{4}$ $μ$ m $^{-3}$，几乎一个数量级大于以前的演示。我们的LN波导的统计平均传播损耗是8.5 dB/m（对应于平均$Q$ -因子4.9 $\times$ 10 $^{6}$），即使具有40 $μ$ m的小弯曲半径。我们紧凑且超低损耗的LN平台在未来小型化多功能集成系统中显示出巨大的潜力。作为补充证据，以显示我们的平台的实用性，我们展示了孤子微梳的超高重复率为500 GHz的LN。
2023-03-02 physics.app-ph physics.optics
Photonic Exponential Approximation via Cascaded TFLN Microring Resonators toward Softmax
Chungnam National University（忠南国立大学）
本文提出一种级联微环谐振器架构，用于在有限区间内合成softmax所需的通道指数函数，通过可调相对误差实现高效光子softmax计算，同时提出WDM并行芯片架构完成完整softmax运算。
2026-03-25 physics.optics
Design of nanobeam photonic crystal resonators for a silicon-on-lithium-niobate platform
我们设计了一个硅/铌酸锂混合材料系统的光子晶体谐振器。利用硅和锂酸盐之间的折射率对比，可以在键合在锂酸盐顶部上的硅薄膜中引导和限制光子共振。在光波长标度模体积下，可实现大于$10^6$的品质因数。我们表明，在这样的系统上图案化电极可以产生0.6 GHz/V（4 pm/V）的电光耦合率。
2016-04-19 physics.optics
High-power handling and bias stability of thin-film Lithium Tantalate microring and coupling resonators
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本文展示了一种基于薄膜锂钽酸盐平台的微环及电光耦合谐振器在高功率处理和直流偏置稳定性方面的性能，通过退火处理实现了4W功率下的低频偏移和无光折变效应，同时展示了低电压驱动的紧凑型光调制器。
2026-04-05 physics.optics
Electro-Optic Lithium Niobate Metasurfaces
元表面的许多应用需要在时域中动态地改变其属性的能力。电调谐技术是特别感兴趣的，因为它们为超表面与光电子器件的片上集成铺平了道路。在这项工作中，我们提出并实验证明了一种电光铌酸锂（EO-LN）超表面，它对透射光的相位延迟表现出动态调制。从我们的超颖表面观察到了准束缚态。通过施加外电压，LN的折射率通过Pockels EO非线性而改变，导致对QBIC波长附近的透射光的有效相位调制。我们的EO-LN超颖表面开辟了新的路线，在显示，脉冲整形和空间光调制领域的潜在应用。
2021-01-16 physics.optics
Electro-optically tunable single-frequency lasing from neodymium-doped lithium niobate microresonators
可调谐光源是许多应用的关键使能技术，例如测距、光谱学、光学相干断层扫描、数字成像和干涉测量。对于小型化激光设备，回音壁谐振腔激光器是非常适合的平台，提供低阈值和小线宽，然而，许多实现都缺乏可靠的调谐。稀土离子掺杂的锂离子电池为解决这一问题提供了一条途径。在这里，我们提出了一个单频激光器的基础上，掺钕的锂钛酸盐回音壁模式谐振器，通过线性电光效应调谐。使用一个特殊的几何形状，我们抑制高阶横模，从而确保单模操作。在外加电压仅为$68\,$ V的情况下，我们实现了$3.5\,$ GHz的调谐范围。激光频率也可以用三角形控制信号调制。自由运行的系统在30分钟的时间段内分别提供优于$Δν=20\,$ MHz和6%的频率和功率稳定性。该概念适用于与现有的基于锂离子电池的光子平台的完全集成。
2022-05-06 physics.optics
Electro-optic non-reciprocal polarization rotation in lithium niobate
偏振是光的基本自由度，并且在自由空间和纤维光学中被广泛利用。通过磁光法拉第效应实现的非互易偏振旋转对于宽带隔离器和环行器来说是无与伦比的。然而，对于集成光子代工厂来说，仍然没有生产低损耗磁光元件的好方法，这促使人们寻找不使用偏振旋转的替代品。此外，磁光材料往往是高损耗的，并且虽然可以实现大（10-100 rad/cm）的偏振旋转，但关键品质因数（每损耗旋转）通常< 1 rad/dB。在这里，我们证明了宽带非互易偏振旋转可以产生使用电光纳米光子器件。我们的演示利用了锂离子酸盐中约780 nm的电光偏振间散射，其中互易性在携带合成动量的射频刺激的帮助下被打破。虽然所展示的电光偏振旋转速率约为1 rad/cm，但锂酸盐的异常低的损耗使得非互易偏振旋转器的品质因数比磁光可能的品质因数好1-2个数量级。这种方法可以在III-V平台中复制，为采用共集成单片隔离器的高性能激光器铺平了道路。
2022-10-04 physics.optics
Hysteresis and trap emission in dc-biased integrated lithium niobate electro-optic modulators
John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；Northwestern University（西北大学）
针对铌酸锂电光调制器直流偏置引起的迟滞退化，提出基于电荷俘获动力学的主动重置协议，可逆转迟滞并恢复响应幅度。
2026-09-15 physics.optics
