Polarization based modulation of splitting ratio in femtosecond laser direct written directional couplers
本研究揭示了飞秒激光直写定向耦合器中分光比依赖输入偏振态的现象，发现非对称轴对齐的线偏振光会引发额外振幅拍频，并通过面内外实验与理论分析为控制光子电路偏振特性提供了依据。
2023-12-04 physics.optics
Fault-Tolerant Directional Couplers for State Manipulation in Silicon Photonic-Integrated Circuits
光子集成电路在通信、传感、测距和信息处理等当前和未来的应用中发挥着核心作用。光子量子计算也可能需要集成光学架构来提高稳定性、可扩展性和性能。容错量子计算要求非常精确和鲁棒的量子门。在这项工作中，我们展示了高保真定向耦合器的单量子位门的光子集成波导，利用一种新的方案失谐调制复合段。具体的设计，以减少对波长的变化和现实世界中的波导宽度和深度的几何制造误差的敏感性。实验证明了增强的波长容限。这一概念显示出作为集成量子光学架构的一部分的缩放高保真门的巨大前景。
2022-04-07 physics.optics quant-ph
High fidelity CNOT gates in photonic integrated circuits using composite segmented directional couplers
本文提出了一种基于复合分段方向耦合器的高保真CNOT门设计，通过实验和模拟验证其在提升门保真度和降低误差方面的优势。
2025-12-03 physics.optics quant-ph
Symmetric polarization insensitive directional couplers fabricated by femtosecond laser waveguide writing
我们研究分析的偏振行为的定向耦合器组成的双折射波导，表明它们可以诱导偏振变换，取决于特定的输入-输出路径考虑。在这项研究的基础上，我们提出并实验证明，飞秒激光写入，定向耦合器，是免费的，从这个问题，也产生一个偏振无关的功率分配比。更详细地说，我们设计了两种不同的方法来实现这样的设备：第一个是基于本地双折射工程，而第二个利用热退火获得的超低双折射波导。
2018-01-11 physics.optics
An asymmetric non-uniform 3-dB directional coupler with 300-nm bandwidth
在这里，我们展示了一种新型的3 dB耦合器，具有从1300 nm到1600 nm的超宽带工作范围，具有低制造灵敏度。整个器件尺寸为800微米，包括进/出S形弯曲波导。耦合器是由两个锥形波导组成的非对称非均匀定向耦合器。耦合器臂中的一个在传播方向上移位130微米，这减少了耦合系统的奇模和偶模之间的相位失配，从而与未移位的耦合器相比产生更好的波长平坦化响应。此外，与长绝热耦合器相比，我们在小16倍的器件长度下实现了类似的波长响应。耦合器使用Lionix International的氮化硅平台制造。我们还实验证明了一个光开关，这是通过使用两个这些耦合器在马赫曾德尔干涉仪配置。根据实验结果，该光开关在100 nm波长范围内（1500-1600 nm）表现出-10 dB的消光比。我们的研究结果表明，非对称非均匀定向耦合器具有很大的希望，包括光学成像，电信和可重构光子处理器，其中紧凑，制造宽容和波长不敏感的耦合器是必不可少的各种应用。
2022-09-24 physics.optics
Dual-Drive Directional Couplers for Programmable Integrated Photonics
一种新型的光子集成电路采用组合的分束镜和加载有相位致动器的波导的大规模集成，以提供可以动态重新配置的复杂线性处理功能。在这里，我们提出并实验证明了热致动双驱动定向耦合器（DD-DC）的设计，集成在氮化硅平台，既作为一个独立的光学元件提供任意的光学分束和共同的相位，以及其使用在波导网格安排。我们分析了实验演示的第一个集成的三角形波导网格的安排，以及第一DD-DC的安排，随着其性能和可扩展性的扩展分析。
2019-06-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Tunable generation of entangled photons in a nonlinear directional coupler
量子光源的片上集成使复杂量子光子电路的实现成为可能。然而，为了在量子信息应用中实际实现这样的电路，开发具有按需可调谐性的提供纠缠量子光子态的源是至关重要的。在这里，我们提出并实验证明了一个广泛的可调谐的量子光源的概念的基础上自发参量下转换的非线性定向耦合器。我们发现，空间光子对关联和纠缠可以重新配置的需求，通过调整泵浦光束之间的相位差和结构内部的相位失配。我们演示了分裂态，强大的N00N状态，各种中间制度和双光子转向的产生。这一基本方案为实现可重构量子电路提供了重要的进展。
2015-07-13 physics.optics quant-ph
All-fiber polarization-manageable directional couplers
光偏振态的灵活管理是光纤通信技术发展的必然要求。然而，在全光纤器件中实现对光偏振态的控制仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们提出了一种新的三芯光纤耦合器的结构设计，通过在传统的光纤耦合器中嵌入矢量模式分离的核心，以创建任意的偏振管理。我们利用这些耦合结构来实现偏振分裂，旋转和交换，作为三个基本的偏振管理光纤波导模式。我们基于耦合模理论和数值模拟研究这些耦合器。结果表明，它们在光纤模式偏振态管理方面表现出良好的工作性能。与以前用于功率、波长和模式管理的耦合器相比，这种光纤耦合器引入了一种新的可管理的模式偏振自由度。这种全光纤偏振可控定向耦合器有望在光纤通信和传感系统中得到应用。
2019-12-08 physics.optics
Laser-written polarizing directional coupler with reduced interaction length
集成光学器件正成为现代光学科学和工程中的常用工具。这些设备的设计应允许精确控制和操纵光。飞秒激光写入（FSLW）光子芯片已被证明可以满足集成光子学的最新需求。然而，到目前为止，偏振自由度很少被利用在FSLW集成平台上进行的实验。主要的障碍是激光写入波导固有的低各向异性，阻止了具有小尺寸的偏振集成器件的设计。在这封信中，我们展示了基于应力诱导各向异性的方法，使我们能够减少偏振定向耦合器的尺寸与FSLW技术制造的几乎一个数量级。我们提供了一个准确的帐户出现在波导写在一个接近每个以上的影响。
2017-08-15 physics.optics quant-ph
On-chip Rotated Polarization Directional Coupler Fabricated by Femtosecond Laser Direct Writing
提出了一种基于光子芯片的旋转偏振定向耦合器。我们提出了一种双轨道的方法来改变相邻轨道之间的折射率分布，形成具有任意双折射光轴的单波导。我们构造了一个RPDC与两个轴旋转波导耦合在一个强的制度。对于相应的正交偏振，得到的平均消光比约为16dB和20dB。通过重构Stokes矢量来测试RPDC的投影性能，在0个$^\circ$和45个$^\circ$ RPDC中，对理想初始态的平均投影率分别达到98.1%和96.0%。
2018-12-19 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Wavelength flattened directional couplers for mirrorsymmetric interferometers
在引导光学的背景下，我们推导出，解析和几何，一个严格的通用标准来设计波长不敏感的干涉仪与镜像对称，这是需要波长复用/解复用。该标准被应用到一个实际的情况下，导致在一个干涉仪，工作在一个波段宽于70 nm。
2009-06-22 physics.optics
Straight Directional Couplers via Scan-Engineered Index Control
University of Oxford（牛津大学）
论文提出了一种基于玻璃的直行方向波导耦合器和干涉仪的新设计，利用飞秒激光直接写入技术，在通信波长下实现50:50方向耦合器和不平衡臂马赫-曾德干涉仪，展示了紧凑高密度三维光子集成的潜力。
2026-04-13 physics.optics
Ultrafast laser inscription of mid-IR directional couplers for stellar interferometry
我们报告了四端口倏逝场定向耦合器的超快激光制造和中红外特性（3.39微米）。使用1030 nm光的亚皮秒激光脉冲在商业镓镧硫化物玻璃衬底中制造耦合器。直波导刻使用最佳的制造参数被发现表现出0.8 dB/cm的传播损耗。一系列的耦合器与不同的相互作用长度，我们证明了功率分配比之间的8%和99%的中红外线的光与波长为3.39微米。这些结果清楚地表明，超快激光刻写可以用来制作高质量的倏逝场耦合器，用于未来的天文干涉测量。
2014-08-26 astro-ph.IM physics.optics
Critical Wavelength in the Transmission Spectrum of a Directional Coupler Employing GeO 2 -doped Single Mode Fibers
本文研究了掺GeO2的单模光纤定向耦合器透射谱中临界波长的存在性，发现它与在单模光纤结构中观察到的临界波长有很大的不同。解释了临界波长的由来。已经观察到，对于最接近临界波长的透射最大值或最小值，灵敏度是最大的。还观察到存在低于临界波长的波长，称为交叉波长，其中光谱再次改变其光谱偏移的性质。研究了纤芯半径的增大、纤芯间距的增大以及纤芯内GeO2掺杂浓度的变化对临界波长的影响。结果表明，B2O3和GeO2掺杂的定向耦合器存在两个临界波长，而GeO2掺杂的定向耦合器存在两个临界波长。研究了温度和应变对定向耦合器透射谱的影响。
2018-08-29 physics.optics
A fixed phase tunable directional coupler based on coupling tuning
针对传统可调定向耦合器无法在调谐反射率时保持固定相位的问题，提出基于薄膜铌酸锂平台耦合常数调谐的优化TDC设计，实现任意反射率调谐与宽波长范围相位一致，且抗制造误差强，助力高性能光子集成电路发展。
2024-10-04 physics.optics quant-ph
A Topological Directional Coupler Fed by Microstrip Line with Configurable Coupling Coefficient
拓扑波导因其优良的抗缺陷传输特性以及在微波和太赫兹集成电路中的应用潜力而受到广泛的研究。本文提出了一种基于接地平面谷霍尔光子拓扑绝缘体的耦合系数可配置的微带线直接馈电的高效拓扑定向耦合器，并进行了实验验证。拓扑定向耦合器由两个耦合拓扑波导组成，可以直接与微带电路集成。通过配置两个拓扑波导之间的耦合来实现不同的耦合系数。仿真和测量都证明了所提出的设计。此外，所提出的设计适用于微波和太赫兹频段。
2022-10-08 physics.app-ph physics.optics
Robust Characterization of Integrated Photonics Directional Couplers
针对定向耦合器表征受光纤-波导耦合影响的问题，提出一种鲁棒的直接测量技术，绕过消光比测量，实现宽带精确分光比表征，并推广至任意2x2酉电路。
2024-12-16 physics.app-ph physics.optics
Demonstration of Hong-Ou-Mandel interference in an LNOI directional coupler
本研究在自主设计制备的绝缘体上铌酸锂（LNOI）定向耦合器中，实现电信波长单光子的Hong-Ou-Mandel干涉，测得原始可见度为(93.5±0.7)%，为LNOI平台的复杂量子实验奠定基础。
2022-12-23 physics.optics quant-ph
Accurate Modeling of Directional Couplers with Oxide Cladding: Bridging Simulation and Experiment
本文通过实验、仿真和电子显微镜发现氧化包层密度变化是定向耦合器仿真与实验差异的主因，提出有效沟槽介质模型（ETMM）实现高精度复现，并量化其对SU(2)对称参数的影响。
2025-05-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Wavelength flattened directional couplers: a geometrical approach
提出了一种新的波长不敏感光功分器的设计方法。第一耦合模理论是操作形式的。这允许将耦合微分方程的等价物作为简单的极限来求解。然后，运营商表示在一个广义的庞加莱球，并由此产生的图形工具应用于不同的结构，给出了一个清晰的解释以前的结果在文献中，以及如何找到改进的解决方案的提示。
2009-06-22 physics.optics
High-Fidelity Integrated Quantum Photonic Logic Via Robust Directional Couplers
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Quantum Pulse Ventures Ltd.（量子脉冲有限公司）
本研究提出一种被动几何设计策略，通过稳健方向耦合器提升量子逻辑门保真度，实现高保真集成量子光子逻辑。
2026-01-13 physics.optics quant-ph
Tunable nonlinear spectra of anti-directional couplers
我们产生的透射和反射光谱的反定向耦合器（ADC）组成的线性耦合的正，负折射率臂，与固有的克尔非线性。反射和透射都以在增益值的一定范围内的两个不同波长处的两个高度放大的峰为特征，使得可以设计波长选择性模式放大系统。我们还预测，在适当的比例的增益和损失的混合可以鲁棒地增强反射光谱的衰减，除了引起红色和蓝移，由于克尔效应的间接影响。特别是，具有相等的增益和损耗系数的ADC，被认为是必要的细节。
2020-02-27 nlin.PS physics.optics
Detection of two-mode spatial quantum states of light by electro-optic integrated directional couplers
我们研究的操纵和检测的双模空间量子态的光通过一个可重构的集成器件内置在一个电光材料中的Kolgelnik-Schmidt配置，它提供了更高的误差容限的制造缺陷和更大的集成密度比其他电流方案。SU（2）变换在引导空间模式上以这样一种方式实现，即通过空间双模零差检测重建光场强度量子概率分布，以及通过弱值重建全光场强度波函数。这种方法可以很容易地推广到空间N模输入量子态。除了它在表征光学量子态方面的有用性外，还强调了它在测量所谓的广义量子极化方面的应用。
2020-04-10 physics.optics quant-ph
Simultaneous existence of ultra-high and ultra-low spectral sensitivity for Directional Couplers
本文提出了在光纤定向耦合器的透射谱中存在两个相互共轭的激发波长的实验证据，即临界波长和交叉波长。与透射最大值/最小值相关的光谱偏移突然围绕这些波长翻转，并且光谱显示最接近临界（在交叉处）波长的透射最大值/最小值的最大（零）光谱偏移，对应于相同的扰动参数。对观察到的实验行为也给出了理论解释，强调这些波长存在的基本机制是完全不同的。这些波长的精确光谱位置的知识是必要的，以避免误报。
2020-07-08 physics.app-ph physics.optics
Broadband SiN asymmetric directional coupler for 840 nm operation
基于氮化硅的光子集成电路提供了从近红外到可见光的波长操作窗口，这使得它们对于生命科学应用具有吸引力。然而，由于较低的折射率对比度，它们与更好地建立的绝缘体上硅对应物相比表现出显著不同的行为。光子集成电路中最重要的构建块之一是具有定义耦合比的宽带耦合器。我们提出了氮化硅宽带非对称定向耦合器的设计与50/50和90/10的分裂比与TE和TM类偏振的中心波长为840 nm。我们表明，氮化硅宽带非对称定向耦合器可以准确地设计在一个时间有效的方式，通过使用耦合模理论的一般实施。耦合模理论方法的准确性进行了验证与有限差分时域模拟和确认与四个耦合器配置的测量。
2019-03-29 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear anti-directional couplers with gain and loss
遵循$\mathcal{PT}$对称耦合器的概念，我们提出了一个线性耦合系统的非线性波导，由正和负折射率材料，分别进行增益和损耗。我们报告新的双和多稳定状态有关的传输和反射强度，这是控制的增益和损耗系数的比率，和波导之间的相位失配。这些状态提供了具有用于共存状态之间的转变的极低阈值强度的透射机制，以及输入和输出强度之间的非常大的放大比，从而导致用光控制光的有效方式。
2019-08-27 nlin.PS physics.optics
A single-phonon directional coupler
本研究首次展示4端口单声子定向耦合器，通过调节耦合区长度实现可控分束比，并用单声子福克态验证量子级性能，为可扩展集成声子平台奠定基础。
2025-10-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broadband transverse mode directional couplers using partial Euler bends
The University of Queensland（昆士兰大学）
本文提出基于部分欧拉弯的几何框架，设计绝缘体上硅平台上的宽带横向模式定向耦合器，实现模式复用与分束，模拟带宽达101-134纳米，实验验证了高转换效率与低串扰。
2026-09-18 physics.optics
Design and Simulation of a Highly Sensitive Refractive Index Sensor based on Grating-assisted Strip Waveguide Directional Coupler
提出了一种基于光栅辅助条形波导定向耦合器的高灵敏度折射率传感器。该传感器的设计使用两个耦合的非对称条形波导与顶部加载的光栅结构中的一个波导。最大光在谐振波长处从一个波导耦合到另一个波导，并且谐振波长随覆盖区域中介质的折射率变化而变化是灵敏度的量度。所提出的传感器将是具有~ 104 nm/RIU的高折射率灵敏度和可忽略的温度灵敏度（<1 nm/0 ℃）的片上器件。传感器配置提供低传播损耗，从而提高灵敏度。灵敏度的变化与波导参数的建议传感器进行了研究，以优化设计。
2017-08-13 physics.app-ph physics.optics
Ultralow-VπL Silicon Electro-Optic Directional Coupler Switch with a Liquid Crystal Cladding
本文提出一种基于硅槽波导与向列相液晶的超低VπL定向耦合器开关，实现0.0195 Vmm调制效率和低于0.6 nW功耗，并证明其相比MZI开关具有更小尺寸和更低损耗。
2025-07-19 physics.app-ph physics.optics
Color-Center-Compatible Freestanding Diamond Directional Couplers for Quantum Photonics
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体的研究研究所）
提出并实现了自支撑金刚石定向耦合器作为片上分束器，通过氧反应离子束刻蚀制备，在637 nm波长下测得平均耦合比为46%，并集成SnV⁻色心观察到近寿命极限线宽和相干拉比振荡。
2026-06-25 physics.optics
Topological Directional Coupler
本文提出一种基于微波拓扑光子晶体多模畴壁的紧凑型定向耦合器，利用光子自旋守恒抑制背反射并放宽谷自由度保护实现可调分束，为新型光子计算平台发展提供新思路。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical gears in a nanophotonic directional coupler
齿轮是旋转机器，通过齿相互啮合来传递扭矩。有趣的是，两个啮合齿轮的旋转方向相反，顺时针和逆时针。虽然这种反旋运动在机械科学中得到了广泛的研究，但光子的类似行为仍未被发现。在这里，我们提出了一种简单的纳米光子定向耦合器结构，它可以产生两个啮合的角动量齿轮（AM）的光，光学齿轮。由于突变相移效应和双折射效应，光子的AM态在耦合器的两个相邻波导中随传输距离而变化。因此，通过耦合长度的选择，能够获得具有AM旋向相反的两个光束，确认光学齿轮的外观。通过调节输入端两个正交模之间的相对相位，实现了对输出光束旋向性的完全控制。因此，光学齿轮提供了在纳米尺度上探索光-物质相互作用的可能性，在集成量子计算和手性分子的纳米尺度生物传感领域开辟了新的途径。
2016-11-22 physics.optics
A comparison of phase change materials in reconfigurable silicon photonic directional couplers
利用相变材料独特的光学性质可以开发出高效的可重构光子器件。在这里，我们基于以下因素设计、建模和比较可编程1X2光耦合器的性能：Ge $_2$ Sb $_2$ Te $_5$，Ge $_2$ Sb $_2$ Se $_4$ Te $_1$，Sb $_2$ Se $_3$，和Sb $_2$ S $_3$ PCM。一旦被编程，这些设备是无源的，与热光或电光可重构设备相比，这可以减少总能耗。在所研究的所有PCM中，我们的椭圆偏振法折射率测量显示Sb $_2$ S $_3$在电信波长带中具有最低的吸收。此外，基于Sb $_2$ S $_3$的耦合器显示出最佳的整体性能，在非晶态和晶态下具有最低的插入损耗。我们表明，通过生长结晶调谐至少四个不同的耦合比可以可靠地编程到锑$_2$ S $_3$定向耦合器。我们利用这种效应设计了一个动态范围接近32 dB的2位可调Sb $_2$ S $_3$定向耦合器。耦合器的位深度似乎受到结晶随机性的限制。
2021-11-05 physics.app-ph physics.optics
Low-loss directional coupler for the C, L and U bands based on subwavelength gratings
本文提出一种基于亚波长超材料色散工程的紧凑型定向耦合器，可在0.08至1的任意耦合比下实现低损耗和宽带宽平坦响应，实验证明在覆盖C、L和U波段的170 nm范围内超额损耗低于0.24 dB、耦合比偏差低于±1 dB。
2024-02-21 physics.app-ph physics.optics
Improved performance of traveling wave directional coupler modulator based on electro-optic polymer
聚合物基电光调制器在高频模拟光链路中显示出巨大的潜力。现有的商用LiNibO 3 Mach-Zehnder调制器在提供高保真度通信的线性度方面具有固有的缺点。本文介绍了一种基于电光聚合物的行波定向耦合器调制器的设计、制作和特性。银接地电极用于降低波导侧壁粗糙度由于在光刻过程中的UV光的散射除了抑制RF损耗。该器件采用1：2多模干涉3dB分束器、光漂白折射率锥和准垂直锥来减小光插入损耗。MMI馈电的定向耦合器的对称波导结构本质上是无偏置的，并且无论环境温度如何，都在3dB点处获得调制。通过实现低RF损耗、与50Ω负载的特性阻抗匹配以及RF波与光波之间的优异速度匹配，行波电极被设计为工作频率高达62.5GHz。采用推挽结构的畴反转极化在2段定向耦合器上实现了110 dB/Hz 2/3的无杂散动态范围。测得器件的3 dB电带宽为10 GHz。
2014-03-01 physics.optics
Low-loss and broadband non-volatile phase-change directional coupler switches
现场可编程门阵列（FPGA）的光学等效物是大规模光子集成电路的重要组成部分。以前的可编程光子器件依赖于弱的、易失的热光或电光效应，通常具有大的占地面积和高能耗。相变材料（PCM）由于在相变时折射率的大的非挥发性变化而提供了有希望的解决方案。然而，PCM中的大的光损耗造成了严重的问题。在这里，通过利用非对称定向耦合器设计，我们展示了PCM包层硅光子1 \times 2和2 \times 2开关，具有~1 dB的低插入损耗和~30 μm的紧凑耦合长度，同时在30 nm的带宽上保持小于~10 dB的小串扰。所报道的光开关将作为光FPGA中的网格的构建块，用于诸如光互连、神经形态计算、量子计算和微波光子学的应用。
2018-12-25 physics.app-ph physics.optics
Silicon-organic hybrid thermo-optic switch based on a slot waveguide directional coupler
我们提出并展示了一个被动偏置的2 × 2热光开关，具有高功率效率和快速的响应时间。该器件利用了槽波导模的高集中光场和双折射液晶（NLC）包层的强热光效应。NLC填充纳米槽区域，并由内部的亚波长光栅对准。测得的功耗和热时间常数分别为0.58 mW和11.8微秒，对应于6.8的品质因数。提出的硅-有机混合器件为设计具有低功耗和快速操作速度的热光致动器提供了一种新的解决方案。
2022-08-02 physics.app-ph physics.optics
Shortcut to Adiabatic Passage in a Waveguide Coupler with Allen-Eberly scheme
我们提出了一种利用绝热通道的定向耦合器，用于具有组态依赖的Allen-Eberly方案的二能级原子系统。耦合器采用了最近发展起来的绝热通过法（STA）的捷径，该方法采用无跃迁量子驱动算法。研究表明，利用STA可以在保持功率传输效率100%的前提下，显著减小器件长度，并且与绝热方法相比，在功率切换的鲁棒性和保真度方面具有更大的优势。
2015-02-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quasi PT-symmetry in passive photonic lattices
通过比较PT对称定向耦合器和无源定向耦合器的演化动力学，阐述了光波导系统中准PT对称性的概念。特别是，我们表明，在低损耗制度，除了一个整体的指数阻尼因子，可以通过在系统中的功率流沿传播方向的动态重整化补偿，无源耦合器的动态完全再现的PT对称系统之一。
2014-01-16 physics.optics
Polarization Independent Grating in GaN-on-Sapphire Photonic Integrated Circuit
本文首次在蓝宝石衬底氮化镓平台上实现偏振无关光栅耦合器、单模波导和环形谐振器，测得最低波导损耗，为片上线性与非线性光学及 GaN HEMT 集成光子器件开辟了新途径。
2023-05-25 physics.app-ph physics.optics
Semiconductor ring laser frequency combs with active directional couplers
法布里-珀罗量子级联激光频率梳的快速发展使其从实验室设备转变为下一代快速分子光谱仪的关键部件。最近，自由运转的环形量子级联激光器允许产生新的频率梳状态诱导的相位湍流。在没有有效的光输出耦合的情况下，环形量子级联激光器不适合应用，因为它们的功率输出限于微瓦级。在这里，我们展示了电泵浦环形量子级联激光器与集成有源定向耦合器。这些器件产生自启动频率梳，在室温下输出功率超过10毫瓦。我们研究了低于激光阈值的环形波导谐振器系统的传输，这揭示了单独控制耦合谐振器中的模式指数，它们的品质因数和耦合系数的能力。当环形谐振器被泵浦到高于激射阈值时，腔内单向单模场参数地放大调谐到环形谐振之一的外部注入信号，通过四波混频产生空闲边带。将外部光信号注入到集成激光腔中的能力使环形半导体激光器中的频率梳状态的相干控制达到了目标。此外，可调谐耦合有源谐振器泵浦激光阈值以下，使一个通用的平台，从强耦合到宇称时间对称性破缺的谐振电磁效应的研究。
2022-06-08 nlin.PS physics.optics
Complete polarization control for a nanofiber waveguide using directional coupling
光学纳米纤维波导广泛用于光的近场传输和测量。尽管纳米纤维具有多功能性和效率，但它有一个关键的缺点-它们无法在传播时保持光的偏振状态。在这里，我们设计了一个由两个交叉的纳米纤维组成的定向耦合器，以探测腰部区域的偏振态。当倏逝场图案破坏了交叉耦合系统的镜像对称性时，由于不对称偶极发射或自旋锁定而发生耦合的方向性。我们证明，通过监测从定向耦合器的输出，两个非正交偏振态可以准备在束腰与保真度高于99%。基于这些状态，我们设计了一种简单而可靠的方法来完全控制沿波导的偏振。
2019-04-11 physics.optics
Plasmonic monolithic lithium niobate directional coupler switches
从高速光通信开始，锂离子电池（LN）由于其大的电光响应、宽的透明窗口、优异的热稳定性和长期的材料可靠性而成为电光调制器的首选材料。传统的LN电光调制器虽然仍然是光电工业的主力，但逐渐变得过于庞大、昂贵和耗电，无法完全满足该工业向高度集成、成本有效和能量有效的组件和电路快速发展的需求。最近开发的单片LN纳米光子平台使得能够实现在紧凑性、带宽和能量效率方面显著改善的电光调制器，同时仍然需要相对长的毫米级相互作用长度。在这里，我们成功地处理了这一挑战，并展示了等离子体激元电光定向耦合器开关组成的两个紧密间隔nm薄的金纳米条单片制造的LN基板上，引导耦合的电磁模式和电信号影响他们的耦合，从而实现超紧凑的开关和modulatiofunctionality。由两个纳米条产生的慢等离子体激元模式和静电场的极端限制以及它们近乎完美的空间重叠使我们能够用20- $μ$ m长的开关实现90%的调制深度，其特征在于电光调制效率为0.3 Vcm。我们的单片LN等离子体平台可实现高性能有源光子器件的超密集集成，从而满足各种要求$μ$ m级基底面、超快运行、稳健设计和高环境稳定性的高性价比光通信应用。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Broadband directional coupling in aluminum nitride nanophotonic circuits
绝缘体上氮化铝（AlN）已成为实现线性和非线性集成光子电路的一个有前途的平台。为了在芯片上有效地路由光信号，需要精确控制倏逝耦合波导模式的相互作用和偏振。在这里，我们采用纳米光子氮化铝波导实现定向耦合器具有较宽的耦合带宽和低插入损耗。我们实现了均匀的入射模式的分裂，证实了集成马赫-曾德尔干涉仪超过33 dB的高色散比。此外，优化的三波导耦合器允许在传统的侧耦合器件上扩展耦合带宽几乎一个数量级，具有可变的分光比。我们的工作说明了氮化铝电路的耦合波导光学，密集波分复用应用和集成偏振分集方案的潜力。
2013-03-20 physics.optics
Cryogenic electro-optic modulation in titanium in-diffused lithium niobate waveguides
锂离子电池是集成量子光学的一个很有前途的平台。在这个平台中，我们的目标是有效地操纵和检测量子态结合超导单光子探测器和调制器。超导单光子探测器的低温操作决定了在相同操作条件下电光调制器的优化。为此，我们在环境温度和低温下都测试了相位调制器、定向耦合器和偏振转换器。这些调制器的工作电压$V_{π/2}$由于电光效应的降低而增加，对于相位调制器降低74%，对于定向耦合器降低84%，对于偏振转换器降低35%，低于8.5 $\,\mathrm{K}$。相位调制器保持其宽带特性，并在所表征的波长范围内调制光。定向耦合器的未偏置条状态改变了85 $\,\mathrm{nm}$的波长偏移，同时将器件冷却到5 $\,\mathrm{K}$。偏振转换器使用周期性极化来相位匹配两个正交偏振。当冷却到5 $\,\mathrm{K}$时，所用极化的相位匹配波长改变112 $\,\mathrm{nm}$
2022-02-01 physics.optics quant-ph
An LLM-Orchestrated Agent for Directional-Coupler Design with Self-Consistent Eigenmode and FDTD Validation
Department of Mechanical Engineering, University of Maryland, College Park（马里兰大学学院市机械工程系）；Apsidal LLC；Department of Radiation Oncology, Stanford University（斯坦福大学放射肿瘤科）
提出一种由大语言模型编排的智能体，结合本征模求解器和FDTD验证，自动设计SOI 2×2定向耦合器，实现高精度50/50分束。
2026-06-23 cs.AI physics.optics
Aluminum nitride waveguide beam splitters for integrated quantum photonic circuits
我们展示了量子器件集成光子电路使用溅射多晶氮化铝（AlN）绝缘体。制作了量子光子学中最重要的器件之一的片上AlN波导定向耦合器，其输出功率分束比为50：50 ~ 99：1。利用AlN定向耦合器实现了消光比大于10 dB的偏振分束器。利用所制备的AlN波导分束器，我们观察到了可见度为91.7 +（-）5.66%的Hong-Ou-Mandel干涉。
2022-08-02 physics.optics quant-ph
Directional and singular surface plasmon generation in chiral and achiral nanostructures demonstrated by Leakage Radiation Microscopy
在本文中，我们描述了实施泄漏辐射显微镜（LRM）探测等离子体纳米结构的手性。我们实验证明自旋驱动的定向耦合以及涡旋产生的表面等离子体激元（SPPs）的纳米结构与T形和$Λ$形孔。使用这种远场方法，定量检查，包括方向性和消光比测量，通过偏振分析在图像和傅立叶平面。为了支持我们的实验结果，我们开发了一个分析模型的基础上的多偶极表示的$Λ$和T形孔径等离子体耦合器，允许的理论解释的方向性和奇异的SPP形成。此外，在这项工作中，对称性破缺和相位的作用被强调。这种自旋轨道相互作用的定量表征为开发用于亚波长路由的新定向耦合器铺平了道路。
2016-11-30 physics.optics
Optical Fiber-Waveguide Hybrid Architecture for Mid-Infrared Ring Lasers
本文提出并实现了基于氟化物玻璃方向耦合器的光纤-波导混合集成中红外环形激光器，首次实现全光纤芯片集成，输出2716.7纳米、14.2毫瓦稳定激光，为三维光子集成开辟新途径。
2025-09-12 physics.optics
Directional and contra-directional coupling in Huygens' metawaveguide microring resonators
National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）；Friedrich-Schiller-University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；University of Málaga（马拉加大学）；University of Ottawa（渥太华大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
本文首次提出集成化的惠更斯基微环谐振器及方向与反方向耦合器，用于S和C波段电信波长，利用谐振惠更斯波导的特性实现高效倏逝方向耦合，为高性能紧凑型加-drop滤波器提供支持。
2026-04-13 physics.optics
Low-Loss Silicon Directional Coupler with Arbitrary Coupling Ratios for Broadband Wavelength Operation Based on Bent Waveguides
本文基于弯曲定向耦合器的严格耦合模式分析，提出支持任意耦合比的宽带超低损耗2×2硅分束器，并通过基准器件、300 mm晶圆映射及宽度容差测试验证其性能。
2024-04-09 physics.optics
Monolithic Integration of a Quantum Emitter with a Compact On-chip Beam-splitter
集成量子光学电路的基本组件是在单光子水平上操作的片上分束器。在这里，我们展示了单片集成的按需量子发射器的形式，一个单一的自组装InGaAs量子点（QD）与紧凑的（>10 μ m），空气包层，独立的定向耦合器作为反聚束光的分束器。通过使用嵌入在装置的输入臂之一中的QD发射的单光子来测试装置。我们通过进行Hanbury Brown-Twiss（HBT）测量验证了QD信号的单光子性质，并通过对来自定向耦合器的单独输出端口的信号进行互相关来证明单光子束分裂。
2014-06-04 physics.optics quant-ph
S-matrix absolute optimization method for a perfect vertical waveguide grating coupler
使用衍射光栅的垂直耦合是将光耦合到光波导中的方便方式。为了设计这样的耦合器，已经提出了几种优化方法;然而，它们中的大多数是使用基于算法的建模来实现的。本文提出了一种基于S-矩阵的直观方法，用于解析优化三端口垂直光栅耦合器器件。该方法具有通用性，可应用于任何三端口耦合器器件，以实现基于用户约束的优化设计。该模型的简单性允许减少到两个变量的优化和一个绝对最佳的操作点在一个2D等高线图的位置。因此，在理想器件中，可以实现接近100%的耦合效率和微不足道的回波损耗。我们的模型结果显示出良好的协议与数值FDTD模拟，并可以预测的一般趋势和灵敏度的设备行为的设计参数的变化。我们进一步将我们的模型应用到先前报道的高对比度单向光栅耦合器设备，并表明该布局可以实现耦合效率的额外改善。
2019-03-27 physics.optics
