Thermal phase shifters for femtosecond laser written photonic integrated circuits
光子集成电路（PIC）是当今公认的一种有效的解决方案，以满足许多实际应用中的经典和量子光学的苛刻要求。集成在光子电路中的移相器提供了动态重新配置其属性的可能性，以便微调其操作或产生自适应电路，从而大大扩展了这些器件的质量和适用性。在本文中，我们提供了一个彻底的讨论，一个可以遇到的主要问题时，使用热移位器重新配置光子电路。然后，我们将展示如何通过仔细设计热移位器并选择最合适的方式来驱动它们来解决所有这些问题。这种性能的改善是通过在飞秒激光写入PIC（FLW-PIC）中制造热移相器，并详细描述其操作来证明的。在功耗、小型化和稳定性方面取得了前所未有的成果，使可重构FLW-PIC的可扩展实施成为可能，这些可重构FLW-PIC可以在应用中轻松校准和开发。
2020-04-23 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Reconfigurable photonics on a glass chip
集成光子芯片的可重构性在当前线性光学量子计算领域的实验中起着关键作用。我们展示了一个可重构的多端口干涉仪实现为飞秒激光写入集成光子器件。该器件包括一个飞秒激光写入的$4\times 4$多端口干涉仪，配备了12个热光移相器，使其成为一个通用的可编程线性光学电路。我们实现了单套马赫-曾德尔干涉仪$\sim10$ ms的快速开关时间，并定量分析了光路的可重构性。我们相信，我们的研究结果将改善目前状态的量子光学实验利用飞秒激光写入光子电路。
2018-05-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Femtosecond laser written diamond waveguides - a step towards integrated photonics in the far infrared
首次演示和完整的表征金刚石中的中红外波导的详细报告。设计了2.4 μ m和8.6 μ m两种波导，并利用2.4 μ m飞秒脉冲在波导和体衬底中的传播，分析了它们的群速度色散。总色散被发现是占主导地位的散装材料，而不是波导，是在275 fs 2/mm的范围内，表明飞秒激光写入金刚石修改引入可忽略不计的扰动的内在材料。
2018-06-28 physics.optics
Illuminating the lantern: coherent, spectro-polarimetric characterisation of a multimode converter
The University of Sydney（悉尼大学）
本研究提出了一种基于数字非轴向全息技术的表征系统，用于测量光子灯笼的电场分布，揭示了多模转换的模式映射特性及色散特性，为天体光子学和光束成型提供了关键数据。
2026-01-08 astro-ph.IM physics.optics
Laser-written scalable sapphire integrated photonics platform
本文利用自适应光学辅助飞秒激光直写技术在蓝宝石衬底上制造了低损耗、偏振无关的单模光子器件，实现了可扩展集成，适用于通信、成像、计算和传感等领域。
2024-09-19 physics.optics
Integrated thermo-optic phase shifters for laser-written photonic circuits operating at cryogenic temperatures
本研究制备出首款兼容低温的可编程飞秒激光写入玻璃光子集成电路，通过热光移相器控制，在室温和低温下均实现低功耗、温度梯度受限的可靠运行，为全集成量子架构奠定基础。
2024-06-24 physics.optics quant-ph
Low Bend Loss, High Index, Composite Morphology Ultra-fast Laser Written Waveguides for Photonic Integrated Circuits
本文提出一种在硼铝硅酸盐玻璃中多遍激光写入的复合三维波导，通过协同热与非热改性机制实现高折射率对比度，将1550 nm下弯曲损耗截止半径从10 mm降至4 mm。
2025-05-07 physics.optics
Laser written waveguide photonic quantum circuits
我们报告光子量子线路创建使用超快激光加工技术，是快速的，不需要光刻掩模，可用于创建三维网络的波导器件。我们已经表征了定向耦合器--光子量子线路的关键功能元件--并发现它们的性能与光刻生产的波导器件一样好。我们进一步展示了高性能的干涉仪和一个重要的多光子量子干涉现象的第一次在集成光学。这种直接写入方法将使复杂的量子光学电路及其扩展到三维的快速发展成为可能。
2009-07-02 physics.optics quant-ph
A low-loss, 24-mode laser-written universal photonic processor in a glass-based platform
本研究制备了首款飞秒激光直写的24模通用光子处理器，通过悬浮波导与微结构优化实现低损耗、低功耗运行，保真度达99.7%，为量子技术提供可扩展的集成光子平台。
2025-07-30 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Modal noise characterisation of a hybrid reformatter
本文报道了一种混合重定格式器的模态噪声特性。该装置由一个多芯光纤光子灯笼和一个超快激光刻写狭缝重定格式器。它的工作波长约为1550 nm，支持92种模式。光子灯笼将多模信号转换为单模信号阵列，从而将多模光纤的高耦合效率与单模光纤的衍射限制性能相结合。本文介绍了实验测量的设备点扩散函数性能在不同的耦合条件下，其吞吐量行为在高光谱分辨率。该器件表现出优异的加扰性能，但其点扩散函数并不完全稳定。当多芯光纤由于制造缺陷而被搅动时，器件输出处的模场直径和模重心位置变化。
2016-07-11 astro-ph.IM physics.optics
Microscope calibration using laser written fluorescence
目前还没有广泛采用的荧光显微镜的光学特性的标准。我们使用激光写入荧光来生成二维和三维图案，以提供成像性能的快速和定量测量。我们报告使用两个激光写入图案测量的横向分辨率，照明均匀性，透镜畸变和颜色平面对齐使用共聚焦和结构化照明荧光显微镜。
2018-06-14 physics.optics
Three-dimensional quantum photonic elements based on single nitrogen vacancy-centres in laser-written microstructures
完全集成的量子光学技术需要将有源量子系统并入谐振光学微结构中，并通过光子线在三维空间中互连。金刚石中的氮空位中心（NV-中心）是光稳定性优异的室温单光子发射体，是实现这一目的的理想候选者。广泛的研究努力，以耦合NV中心的光子结构，如光学微谐振器，微腔，和波导已被追求。集成的策略范围从自上而下的制造，通过蚀刻金刚石膜复杂的自下而上的组装的混合结构，使用金刚石纳米晶体，后者的方法允许确定性耦合。最近，已经引入了另一种基于经由熔融工艺将纳米金刚石并入软玻璃光纤中的方法。在这里，我们利用双光子直接激光写入（DLW）制造全三维（3D）结构的光致抗蚀剂与含有NV中心的纳米金刚石溶液混合。这是第一次，这种方法有助于构建几乎任意形状的集成3D量子光子元件。
2013-01-10 physics.optics quant-ph
Thermally-Reconfigurable Quantum Photonic Circuits at Telecom Wavelength by Femtosecond Laser Micromachining
集成量子光子学在电信波段的重要性在于与为经典通信开发的光网络基础设施接口的可能性。在此框架下，飞秒激光写入集成光子电路，已经评估的量子信息实验在800 nm波长范围内，有很大的潜力。事实上，这些写在玻璃中的电路可以在电信波长处与输入/输出耦合光纤完美地模式匹配，这是未来量子光网络中低损耗处理节点的关键要求。此外，对于一些应用，量子光子器件还需要动态可重构。在这里，我们实验证明了高性能的飞秒激光写入光子电路的量子实验中的电信波段，我们展示了使用的热移位器，也制造了相同的飞秒激光器，以准确地调整它们。国家的最先进的单光子和双光子状态的操纵被证明，与条纹活力大于95%。这为在该技术平台上实现可重构量子光子电路开辟了道路。
2015-12-14 physics.optics quant-ph
Direct laser written aperiodic photonic volume elements for complex light shaping with high efficiency: inverse design and fabrication
光在许多应用中起着核心作用。解锁其多功能性的关键在于将其塑造成最适合手头任务的形式。特别定制的折射率修改，使用短脉冲激光直接在玻璃内制造，使光流几乎任意控制。然而，这些修改的定量知识，以及制造精度的严格要求，到目前为止，阻止了光效率的非周期性光子体积元件（APVE）的制造。在这里，我们提出了一个强大的方法来设计和制造的光效率APVE。我们优化了数十万微观体素的特定应用3D排列，并使用飞秒激光直接写入毫米大小的玻璃体积来制造它们。我们通过实验实现了前所未有的高达80%的衍射效率，这是通过精确的体素表征和制造过程中的自适应光学实现的。我们展示了具有各种功能的APVE，包括空间模式转换器和组合的强度整形和波长复用。我们的元件可以自由设计，并且高效、紧凑和坚固。我们的方法不仅限于硼硅酸盐玻璃，而且可能扩展到其他基板，包括双折射和非线性材料，提供更广泛的功能，包括偏振调制和动态元件的预览。
2022-11-22 physics.optics
Laser written waveguides to the sample edge
University of Oxford（牛津大学）
本文提出了一种无需抛光的激光波导制作方法，通过边缘掩膜和能量调节，实现了与单模光纤匹配的波导，提升了光子封装的应用前景。
2026-02-24 physics.optics
On-chip single-photon subtraction by individual silicon vacancy centers in a laser-written diamond waveguide
在单光子水平上修改光场是即将到来的量子技术的关键挑战，并且可以通过集成量子光子学以可扩展的方式实现。激光写入金刚石光子学提供了与光纤技术相匹配的三维制造能力和大模场直径，但限制了单发射器水平的协同性。为了实现大的cooperativities，我们结合激发单个浅注入硅空位中心通过大数值孔径光学检测辅助激光写入II型波导。我们证明了单发射器消光测量与协同系数为0.153和β因子为13%，产生15.3%作为一个单一的发射器的量子效率的下限。共振光子的传输揭示了从准相干场中减去单光子，导致超泊松光统计。我们的架构使单量子级光场工程在一个集成的设计，可以在三维制造，并与光纤阵列的自然连接。
2021-11-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Enhanced quantum magnetometry with a laser-written integrated photonic diamond chip
Cardiff University（卡迪夫大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Institute for Photonics and Nanotechnologies (CNR-IFN)（光子与纳米技术研究所（CNR-IFN））；University of Calgary（卡尔加里大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本研究通过激光刻写的集成光子金刚石芯片实现增强型量子磁度计，利用高密度氮-空位中心提升磁场灵敏度，达到比传统方法高一个数量级的性能。
2025-02-05 physics.optics quant-ph
Empirical verification of principal mode orthogonality and relative phase calibration in photonic lanterns
Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院天体物理学研究所）；Sydney Astrophotonics Instrumentation Laboratory, School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院天文光子学仪器实验室）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
研究光子灯笼主模正交性及相对相位校准，通过数字离轴全息术分析数据集，发现主模更正交，提出量化指标，还模拟额外测量以利用正交性确定主模相对相位。
2026-09-09 astro-ph.IM physics.optics
Symmetry-guided modal control in elliptical femtosecond-laser-written photonic waveguides
State Research Institute Center for Physical Sciences and Technology（立陶宛国家物理与技术研究中心）
该研究在飞秒激光写入的椭圆玻璃波导中，通过共同设计波导限制与扰动奇偶性，实现对称性引导的模式控制，为量子光子应用提供路径-模式联合自由度支持。
2026-08-25 physics.comp-ph physics.optics
Space qualification of ultrafast laser written integrated waveguide optics
基于卫星的量子技术代表了扩展量子通信可实现范围的可能途径，允许在没有量子中继器的情况下构建全球量子网络。然而，在空间任务中，可用于仪器的体积是有限的，并且占地面积是可以使用的设备的关键规格。集成光学在这个意义上是非常有益的，因为它允许在小型和单片光子电路中实现不同功能的小型化。在这项工作中，我们报告的资格的波导制作在玻璃中的飞秒激光微加工，用于低地球轨道空间环境。特别是，我们暴露不同的激光写入集成器件，如直波导，定向耦合器，马赫-曾德尔干涉仪，适当的质子和$γ$ -射线照射。我们的实验表明，没有显着的变化，其特性和性能已引起的辐射暴露。我们的研究结果，结合激光写入的光学电路与量子通信应用的高度兼容性，为在未来的卫星任务中使用激光写入的集成光子器件铺平了道路。
2020-04-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Laser-written reconfigurable photonic integrated circuit directly coupled to a single-photon avalanche diode array
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano（米兰理工大学物理系）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche（国家研究委员会光子和纳米技术研究所）
本研究提出了一种激光写入的可重构光子集成电路与单光子雪崩二极管阵列的直接耦合方案，实现了高探测效率和紧凑设计，为量子光子学实验提供了新途径。
2025-12-06 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Tailoring the birefringence of femtosecond-laser-written multi-scan waveguides in glass
Istituto di Fotonica e Nanotecnologie - Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）；Dipartimento di Fisica - Politecnico di Milano（米兰理工大学物理系）
本文研究了通过多扫描方法在石英玻璃中实现低损耗波导，通过调节扫描间的水平和垂直位移，独立控制双折射的大小和轴倾角，同时保持与标准光纤的有效模式耦合。
2026-03-26 physics.app-ph physics.optics
Photonic realization of the quantum Rabi model
我们实现了量子拉比模型的光子模拟模拟器，基于飞秒激光写入波导超晶格中的光传输，这为探索深强耦合机制中光-物质相互作用的物理学提供了一个实验可及的测试平台。我们的光学设置，使可视化的动力学制度还没有访问腔或电路量子电动力学，如反弹的光子数波包的奇偶校验链的希尔伯特空间。
2011-11-28 physics.optics quant-ph
Compact orbital-angular-momentum multiplexing via laser-written glass chips
本研究利用激光写入玻璃芯片实现紧凑型OAM复用与解复用，兼容光纤通信，为光通信容量提升提供新途径。
2025-03-31 physics.app-ph physics.optics
Optically Reconfigurable Photonic Devices
具有可调参数的光电元件，从可变焦距透镜到可以在刺激时改变功能的光谱滤波器，具有巨大的技术重要性。这些组件的调谐通常通过其组成部分的微机械或纳米机械致动、拉伸或施加热刺激来实现。在这里，我们报告了一种新的电介质超颖表面平台，用于以非易失性和可逆方式用光创建的可重构光学组件。通过用定制的飞秒脉冲序列诱导折射率变化相变，将这些组件作为二维二进制或灰度图案写入、擦除和重写到相变材料的纳米级膜中。我们结合锗锑碲基薄膜优化高光学对比度双向开关与亚波长分辨率的光学写入过程中，以证明技术相关的设备：可见光范围可重构的双色和多焦点菲涅耳波带片，超振荡透镜与亚波长焦点，灰度全息图和介电超材料按需反射和传输谐振。
2015-10-18 physics.optics
Femtosecond laser written low-loss multiscan waveguides in fused silica
本研究利用飞秒激光多扫描技术制备熔融石英低损耗波导，优化参数后实现高模式重叠率与低损耗，并成功应用于低插入损耗的25通道光纤耦合干涉仪，为光信息处理等领域提供支撑。
2024-08-13 physics.optics
Simphony: An open-source photonic integrated circuit simulation framework
Simphony是一个免费的开源软件工具箱，用于抽象和模拟光子集成电路，用Python实现。该工具箱既快速又易于扩展;可以编写插件以提供与现有布局工具的兼容性，并且无需深入的编程知识即可轻松创建设备库。我们包括几个例子的光子电路模拟与新颖的功能，并展示了超过20倍的加速比领先的商用软件工具。
2020-07-23 cs.ET eess.SP physics.optics
Millimetre-scale spectrographs for next-generation photonic instrumentation
Durham University（杜伦大学）
介绍了用双光子聚合制造的毫米级超紧凑型光谱仪，有两种透射配置，结合多种光学元件，粗光栅分辨率约R = 30，经实验表征其可行，有望用于下一代集成光子仪器。
2026-07-17 astro-ph.IM physics.optics
Freeform Direct-write and Rewritable Photonic Integrated Circuits in Phase-Change Thin Films
本文提出在低损耗PCM薄膜上一步激光直写可擦除、可重写的端到端PIC，并验证其在可重构光网络、光学计算和信号处理中的应用。
2023-12-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
A robust framework for the comprehensive characterisation of parametric down-conversion sources
Paderborn University（帕德博恩大学）
针对PDC源因器件缺陷导致的非纯态问题，提出一种设备无关的表征框架，通过黑箱假设和模式分辨测量确定纯度下界，实现全面质量评估，无需详细模型。
2026-10-06 physics.optics quant-ph
Femtosecond laser inscription of nonlinear photonic circuits in Gallium Lanthanum Sulphide glass
我们报道了飞秒激光在硫系镓镧硫化物（GLS）玻璃中写入单模光波导。采用多扫描制造工艺来制造具有对称单模引导和在800 nm波长处的低插入损耗的波导，与Ti：Sapphire超快激光器兼容。利用μRaman和X射线显微分析研究了GLS中激光诱导折射率变化的原因。波导的非线性折射率的测量进行了寻找的光开关参数的定向耦合器，证明了非线性特性被保存，证明GLS是一个有前途的平台，激光写入集成非线性光子学。
2018-08-27 physics.optics
Miniaturised transmissive multi-plane light converters via laser-written geometric phase holograms cascaded in glass
University of Exeter（埃克塞特大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
研究利用单步3D直接激光写入在熔融石英玻璃芯片中制造小型化透射多平面光转换器，通过形成具有可控慢轴取向的飞秒激光诱导双折射纳米光栅，构建并测试多种概念验证器件，推动相关技术发展。
2026-07-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
High-Rate Photon Pairs and Sequential Time-Bin Entanglement with Si$_3$N$_4$ Ring Microresonators
集成光子学对于紧凑、稳健和可扩展的量子技术的重要性越来越大。这对于开发量子通信网络特别有趣，因为需要在现场部署资源。我们利用光子芯片为基础的$ \rm Si_3 N_4$环形微谐振器产生光子对低损耗，高噪声抑制和符合率的$80\times 10^3\,$的$^{-1}$。一个简单的光子噪声特性的技术，区分线性和非线性的贡献，是有用的系统设计和优化。然后，我们展示了一个全光纤的$750\,$ MHz时钟速率顺序时间仓纠缠方案与原始的干扰virons $>\,98\,\%$。
2019-03-22 physics.optics quant-ph
A Faithful Communication Hamiltonian in Photonic Lattices
可靠的通信是实现大规模全光网络和量子信息处理的必要前提。在不同物理领域的相关理论研究已经导致了各种建议，其中有限离散晶格被用作短距离通信任务的通道。在这里，在飞秒激光写入波导阵列的框架中，我们提出了第一个实验实现这样一个通道与明智的工程耦合。
2012-10-03 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Non-diffracting states in one-dimensional Floquet photonic topological insulators
已知一维激光写入调制光子晶格特别适合于衍射管理目的。在这里，我们通过对三类无衍射态的实验观察和识别，讨论了此类器件中离散无衍射态与拓扑性质之间的联系。第一个对应于拓扑保护的边缘状态，最近在Floquet拓扑绝缘体预测，而第二个和第三个都是散装模式。其中之一证明了拓扑转变，尽管呈现出不同于边缘态的拓扑特征，但另一个是否是特定能带结构工程的结果。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Rapid characterisation of linear-optical networks via PhaseLift
线性光路是利用光进行经典和量子信息处理的基本构件。特别地，由于其单片结构，集成光子学提供了很大的相位稳定性，并且可以依赖于半导体工业提供的大规模可制造性。基于这种光学电路的新设备有望在机器学习应用中实现更快、更节能的计算，甚至实现经典计算机难以实现的量子算法。然而，这一技术革命需要针对可由数千种光学模式组成的设备的准确且可扩展的认证协议。在这里，我们提出了一种新的技术来重建线性光网络的传输矩阵，这是基于低秩矩阵恢复和凸优化问题的最新进展称为相位提升算法。方便地，我们的表征协议可以用相干经典光源和光电二极管来执行。我们证明了这种方法是强大的噪声和规模有效的模式的数量。我们实验测试所提出的表征协议的可编程集成干涉仪设计的量子信息处理。我们比较了传输矩阵重建与我们的方法对一个更苛刻的重建方案的基础上双光子量子干涉。对于5维随机么正，两次重建获得的矩阵之间的平均电路保真度为0.993。
2020-10-01 physics.optics quant-ph
Heterogeneous integration of solid state quantum systems with a foundry photonics platform
本文将含NV中心的纳米金刚石异构集成到标准180 nm CMOS工艺的低荧光氮化硅光子芯片上，实现六位点选择性寻址、片上PL收集与HBT单光子验证。
2023-04-20 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Photonics design tool for advanced CMOS nodes
最近，作者已经展示了具有数百万个晶体管和数百个光子元件的大规模集成系统。生产这样的大规模集成系统需要严格的设计制造，这体现在10 000至50 000的设计规则，这些设计必须符合先进的互补金属氧化物半导体制造。在这里，作者提出了一个光子设计自动化工具，它允许自动生成的布局，而不违反设计规则。该工具是用主流电气设计自动化软件Cadence的本地语言SKILL编写的。这允许在单个环境中无缝集成光子和电子设计。该工具利用直观的光子层定义，使设计人员能够专注于物理特性，而不是技术相关的细节。作者首次提出了一种基于曼哈顿离散化、布尔和尺寸调整操作的算法，用于从光子布局中消除违反设计规则的行为。该算法并不局限于SKILL中的实现，原则上可以用任何脚本语言实现。连接是通过软件定义的波导端口和支持波导连接自动路由的低级过程实现的。
2015-08-21 physics.optics
Laser-written vapor cells for chip-scale atomic sensing and spectroscopy
我们报道了利用飞秒激光加工制作碱金属蒸汽电池。这种激光写入蒸气室（LWVC）技术允许任意形状的3D内部体积，并具有与光子结构和光学元件集成的潜力。我们使用非蒸发吸气剂来分散铷和吸收缓冲气体。这使我们能够在没有真空设备的情况下生产具有低于大气压的缓冲气体压力的电池。我们演示了亚多普勒饱和吸收光谱和单光束光学磁强计与一个单一的LWVC。LWVC技术可以在小型化原子量子传感器和频率参考中找到应用。
2022-07-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Femtosecond laser-written nano-ablations containing bright antibunched emitters on gallium nitride
本研究利用飞秒激光写入和快速热退火在氮化镓上制造出含明亮反聚束发射体的纳米烧蚀结构，实现了室温下兆赫兹反聚束发射，为确定性创建量子发射体提供了新途径。
2025-06-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Laser-Inscribed Diamond Waveguide Resonantly Coupled to Diamond Microsphere
将金刚石微球与飞秒激光写入的金刚石波导集成，实现了一种全金刚石光子电路。近表面波导的制作，利用II型制造方法，实现应力诱导波导。横向电和横向磁偏振光从一个可调谐激光器在近红外区工作注入到金刚石波导，当耦合到金刚石微球显示回音壁模式与0.33 nm的间距和高品质因数为105。通过精心设计这些高品质因数共振，并进一步利用金刚石微球和金刚石波导中现有的氮空位中心的性质，在集成金刚石光子学中实现滤波，传感和非线性光学应用应该是可能的。
2020-11-24 physics.app-ph physics.optics
Low bend loss waveguides enable compact, efficient 3D photonic chips
我们提出了一种新的方法来制造低弯曲损耗飞秒激光写入波导，利用激光诱导折射率修改的差分热稳定性。该技术由两步工艺组成;第一步涉及制造大型多模波导，而第二步包括热后退火工艺，该工艺消除了折射率分布的外环，从而实现C波段的单模操作。通过使用这个程序，我们报告波导与尖锐的弯曲（下至16.6毫米半径）和高（80%）的归一化吞吐量。这个过程被用来制造一个高效的3D，光子器件称为光瞳重映射器，第一次具有可忽略的弯曲损耗。该工艺还将允许基于10 - 100个波导的复杂芯片以短的制造时间在紧凑的足迹中实现。
2013-02-11 physics.optics
Multimode vibrational strong coupling in Direct Laser written Mid-IR plasmonic MIM nano-patch antennas
本研究通过实验与理论分析三维打印 L 形 MIM 纳米腔，揭示其双偶极模式与聚合物振动的多模强耦合，并以耦合振子模型预测腔臂长度效应。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
On-demand storage of photonic qubits at telecom wavelengths
电信波长的量子存储器对于基于现有光纤网络构建大规模量子网络至关重要。电信光子量子比特的按需存储是这种网络应用的基本要求，但尚未得到证明。在这里，我们展示了电信光子量子比特的存储和按需检索使用的激光写入波导制作在$^{167}$ Er $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体。波导存储器的两端直接与光纤阵列连接，光纤到光纤的效率为51%。用单光子相干脉冲编码的时间仓量子比特可以获得98.3（1）%的存储保真度，这远远超过了经典的测量和准备策略所能达到的最大保真度。该器件具有高可靠性、易扩展性，可直接集成到光纤网络中，在基于光纤的量子网络中发挥重要作用。
2022-11-16 physics.optics quant-ph
Hz-resolution wide-span photonic integrated terahertz signal analyzer
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Center for Quantum Science and Engineering (QSE)（量子科学与工程中心）
研究毫米波和太赫兹频率下大跨度光谱及噪声特性，用天线耦合薄膜铌酸锂电光接收器实现光子集成，可快速光谱重建，扩展到赫兹级分辨率并展示相位噪声表征能力。
2026-07-07 physics.optics
A compact butterfly-style silicon photonic-electronic neural chip for hardware-efficient deep learning
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Alpine Optoelectronics（阿尔卑斯光电公司）；Synopsys Inc.（新思科技有限公司）；Omega Optics, Inc.（欧米茄光学公司）
光学神经网络（ONN）具有高并行性、低延迟、低能耗等优点，是下一代神经计算的理想硬件平台。以前的ONN架构主要是为通用矩阵乘法（GEMM）设计的，导致不必要的大面积成本和高控制复杂度。在这里，我们超越了经典的GEMM为基础的ONNs，并提出了一个光学子空间神经网络（OSNN）架构，它的贸易的普遍性的重量表示较低的光学元件的使用，面积成本和能源消耗。我们设计了一个蝴蝶式的光电神经芯片来实现我们的OSNN，与基于GEMM的ONN相比，可训练的光学元件减少了7倍。此外，提供了硬件感知的训练框架，以最大限度地减少所需的器件编程精度，减少芯片面积，并提高噪声鲁棒性。我们的实验表明，我们的神经芯片在实际的图像识别任务的效用，显示出94.16%的测量精度可以实现在手写数字识别任务与3位的重量编程精度。
2022-07-17 cs.ET cs.LG physics.app-ph
Emergent self-adaptation in an integrated photonic neural network for backpropagation-free learning
本文提出一种由硅光子微环谐振器与相变材料构成的光子神经网络，通过涌现式自适应机制实现无反向传播学习，在MNIST手写数字分类任务上达到98.2%的准确率，为高速实现生物合理性学习方案提供了独特平台。
2023-12-06 physics.optics
Quantum two-photon emission in a photonic cavity
本文导出了一个新的双光子自发发射率的表达式。在调查的影响，一个完美的导电板上的TPSE光谱分布（Purcell效应），我们证明了我们的表达式与更常见的公式写在相应的并矢格林函数的等价性。我们建立了一个通用的和方便的关系TPSE光谱分布和相应的Purcell因子的系统。接下来，我们考虑一个发射器靠近电介质，并表明，在近场制度，TPSE谱分布大大增强，并突然改变在谐振频率。最后，激发的抑制，可能会发生在两个平行的导电板之间的激发原子的单光子自发发射，我们讨论了这种相同的情况下的TPSE，并表明，完全抑制永远不会发生$s \rightarrow s$过渡。
2019-09-10 physics.optics
Rewritable Photonic Integrated Circuits Using Dielectric-assisted Phase-change Material Waveguides
本文提出利用宽带隙相变材料构建可重写光子集成电路，通过纳秒激光写入、加热擦除，实现低成本快速原型制作，对PIC设计验证与光子学教育有深远影响。
2023-04-21 physics.optics
Interferometric Beam Combination with a Triangular Tricoupler Photonic Chip
光束组合器是光学/红外天体物理干涉仪的重要组成部分，对于如何最佳地组合两个或多个光束以进行条纹跟踪并获得复杂的条纹可见度有许多变体。一种这样的方法是使用集成光学芯片，可以即时提供测量的能见度没有时间或空间调制的光路。目前的非对称平面设计是复杂的，导致在吞吐量的惩罚，所以在这里，我们提出了一个三维三角形三耦合器，可以提供所需的干涉信息，一个简单的设计和只有三个输出的发展。这种光束组合器计划集成到即将推出的$\textit{Pyxis}$干涉仪中，在那里它可以用作具有低尺寸覆盖区的高通量光束组合器。这样的耦合器的特性的结果，突出了85 $\pm$ 7%的吞吐量和33：33：33和52：31：17之间的通量分裂比超过20%的带通。我们还展示了芯片对光路变化的响应，在每个输入延迟处获得瞬时复可见度和群延迟估计。
2022-03-21 astro-ph.IM physics.optics
Starlight Demonstration of the Dragonfly Instrument: an Integrated Photonic Pupil Remapping Interferometer for High Contrast Imaging
自第一颗太阳系外行星被发现以来的20年里，太阳系外行星的探测和表征已经成为所有现代科学的关键努力之一。最近，直接探测技术，如干涉测量或日冕测量，越来越受到人们的关注，因为它们揭示了多普勒或凌日技术无法获得的系外行星的数量，而且它们还允许研究来自行星本身的微弱信号。下一代恒星干涉仪越来越多地采用光子技术，因为所产生的数据保真度增加。在这里，我们报告的设计，建造和调试的一个新的高对比度成像仪，集成的光瞳重映射干涉仪，仪器，我们预计将发现在最近的恒星形成区域的年轻微弱的同伴的检测应用。该仪器的实验室表征表明，除了稳定的闭合相位信号外，所有干涉仪基线上的条纹都具有高可见度。我们还报告了第一次成功的天空实验的原型仪器在3.9米英澳望远镜。恢复的性能指标与理想的设备行为后，占预期水平的退相干和信号损失的未补偿看到一致。完全傅立叶覆盖的前景加上目前的性能指标意味着这种光子增强仪器很好地定位，以促进高对比度同伴的科学。
2012-10-01 astro-ph.IM physics.optics
High quantum-efficiency photon-number-resolving detector for photonic on-chip information processing
集成光路是实现复杂量子光态和信息网络的一种很有前途的结构。这些应用中的许多应用所需的一个元件是能够区分光子数的高效光子检测器。我们提出了一个集成的光子系统，在电信波段在1550 nm的基础上紫外写入硅基二氧化硅波导和修改过渡边缘传感器能够数分辨率和超过40%的效率。利用这些器件的模式传输故障，我们将三个检测器串联复用，以证明单次通过的组合检测效率为79% +/- 2%，在片上终端反射光栅的工作波长下为88% +/- 3%。此外，我们的光学测量清楚地表明，由于散射或反射，该系统中没有明显的不明原因的损失。因此，这种波导和探测器设计允许在光子电路内的任意位置放置具有可预测效率的数分辨单光子探测器-这一能力为许多量子光学应用提供了巨大的潜力。
2013-05-28 physics.optics quant-ph
