Observation of a Brillouin dynamic grating in silicon nitride waveguides
本研究首次在标准 Si₃N₄ 波导中观测到 BDG，并提出优化设计以增强其响应，推动 BDG 在大规模 MWP 集成电路中的应用。
2023-08-18 physics.app-ph physics.optics
Guided-Acoustic Stimulated Brillouin Scattering in Silicon Nitride Photonic Circuits
被称为受激布里渊散射（SBS）的声波和光波之间的相干光机械相互作用可以实现对于下一代无线通信、精密感测和量子信息处理重要的超高分辨率信号处理和窄线宽激光器。虽然SBS最近在集成波导中得到了广泛的研究，但许多实现依赖于复杂的制造方案，使用悬置波导或非标准材料，例如As $_2$ S $_3$。SBS在标准和成熟的制造平台中的缺乏阻碍了大规模电路集成，并严重限制了该技术的潜力。值得注意的是，由于缺乏声学引导和材料的极小光弹性响应，标准氮化硅集成平台中的SBS目前遥不可及。在本文中，我们实验证明先进的控制后向SBS多层氮化硅波导。通过优化两个氮化硅层之间的分离，我们首次在这个平台上解锁了千兆赫声波波导，导致SBS增益系数比以前的氮化硅波导高出15 $\times$。使用相同的原理，我们通过实验证明了通过防止波导平台中的声引导来按需抑制SBS。我们利用增强的SBS增益演示了具有高抑制（30 dB）的微波光子陷波滤波器。我们在一个低损耗、标准和多功能的氮化硅集成平台上实现了这一点，而不需要悬挂SBS有源波导或与其他材料的混合集成。
2022-02-15 physics.app-ph physics.optics
High-performance Hybrid Lithium Niobate Electro-optic Modulators Integrated with Low-loss Silicon Nitride Waveguides on a Wafer-scale Silicon Photonics Platform
该研究在晶圆级硅光子平台上，通过异质集成将薄膜铌酸锂与低损耗氮化硅波导结合，制备出兼具高消光比、低插入损耗、超110 GHz带宽的高性能电光调制器，验证了可扩展制造的可行性。
2025-04-02 physics.app-ph physics.optics
Visible octave frequency combs in silicon nitride nanophotonic waveguides driven by Ti:sapphire lasers
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Alexandria University（亚历山大大学）
本文通过空气包层硅氮纳米光子波导和钛宝石激光实现可见光八倍频梳，展示了高效率和可扩展性。
2026-01-07 physics.app-ph physics.optics
Silicon Nitride External Cavity Laser with Alignment Tolerant Multi-Mode RSOA-to-PIC Interface
我们展示了一个由氮化硅光子集成电路和反射式半导体光放大器组成的外腔激光器。该激光器使用由正好在氮化硅芯片边缘处的多模波导分路器形成的对准容限边缘耦合器，该多模波导分路器放松了对III-V增益芯片的所需对准，并在其两个输出波导之间均等地分配功率。地模和一阶模都在耦合器中被激发，并在波导结处达到正交条件，确保耦合到两者的功率相等。两个高品质因数的环形谐振器以游标配置排列，在两个波导之间闭合一个Sagnac环。除了宽带频率调谐之外，它们还导致更长的有效腔长度。与传统边缘耦合器相比，该对准容限耦合器将平行于芯片表面的两个方向上的对准容限提高了3倍，使其成为通过拾放技术实现增益芯片集成的理想选择。在沿着芯片边缘的方向上，激光发射保持在$\pm$ 6 $μ$ m的失准范围内。获得了42 kHz的洛伦兹激光线宽。
2021-07-01 physics.app-ph physics.optics
Transparent conductive oxides and low loss nitride-rich silicon waveguides as building blocks for neuromorphic photonics
提出一种结合低损耗富氮化硅波导与透明导电氧化物的新型光子平台，利用其高非线性与双稳态特性，实现完全兼容CMOS的光子存储器件，以突破电子处理限制并构建超快人工神经网络。
2023-07-31 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Waveguide integrated high performance magneto-optical isolators and circulators on silicon nitride platforms
光隔离器和环行器是光子集成电路中必不可少的器件。尽管在绝缘体上硅（SOI）平台上取得了重大进展，但在氮化硅（SiN）平台上集成光隔离器和环行器的报道很少。本文报道了基于标准硅光子学铸造工艺和磁光薄膜淀积技术，在SiN平台上实现磁光隔离器的单片集成。我们成功地在SiN衬底上生长了高质量的MO石榴石薄膜，其法拉第旋转角高达-5900 deg/cm。我们显示了优越的磁光品质因数（FoM）的MO/SiN波导相比，MO/SOI的优化器件设计。我们展示了基于SiN的TM/TE模式宽带和窄带光隔离器和环行器，具有高隔离比、低串扰和低插入损耗。特别是，我们观察到1 dB的插入损耗和28 dB的隔离比在SiN赛道谐振器为基础的隔离器在1570.2 nm波长。SiN的低热光系数也确保了器件的优异温度稳定性。我们的工作为在SiN平台上集成高性能非互易光子器件铺平了道路。
2020-08-26 physics.app-ph physics.optics
Free-standing silicon nitride nanobeams with efficient fiber-chip interface for cavity QED
我们提出了高品质因数氮化硅纳米梁光子晶体腔的设计，制造和表征在可见光波长耦合到金刚石色心的腔QED系统。我们展示了器件的品质因数约为24;000周围的锗空位中心的零声子线。我们还提出了一个有效的光纤到波导耦合平台悬浮纳米光子学。通过轻轻地改变相应的有效折射率在光纤波导接口，我们实现了约96%的效率在腔谐振。
2020-06-24 physics.app-ph physics.optics
Diffraction gratings based on multilayer silicon nitride waveguide with high upward efficiency and large effective length
芯片级光探测和测距需要高向上衍射效率和大有效长度的衍射光栅。在本文中，我们提出了一种基于多层氮化硅波导的衍射光栅，理论上实现了92 $\%$，近场有效长度为376 $μm$，远场发散角为0.105 $^{\circ}$在850 nm波长的向上衍射效率。基于蒙特卡罗分析，衍射光栅对工艺变化具有高容限。当条件是$\pm$ 5 $\%$层厚度变化、$\pm$ 50 nm光刻变化和$\pm$ 20 nm波长漂移时，超过71个$\%$的光栅样品具有高于80 $\%$的衍射效率，并且100个$\%$的样品具有大于200 $\%$的有效长度（对应于远场发散度<0.2 $ ^{\circ}$）。此外，通过改变刻蚀层厚度和光栅占空比，可以将向上衍射效率高于90 $\%$的光栅的近场有效长度从数百微米调整到厘米。这种衍射光栅在可见光到近红外波段的光学传感和成像中具有潜在的应用。
2021-12-21 physics.app-ph physics.optics
Silicon Nitride C-Band Grating Coupler with Reduced Waveguide Back-Reflection Using Adaptively Corrected Elliptical Grates
本研究针对氮化硅C波段光栅耦合器的背反射问题，采用中断光栅结合变偏心率椭圆光栅校正的方法，实现约10dB背反射抑制，同时将额外插入损耗从2.4dB降至1dB。
2024-06-20 physics.app-ph physics.optics
Efficient and compact thermo-optic phase shifter in silicon-rich silicon nitride
设计、制造和表征了高折射率（λ = 1550 nm时n = 3.1）PECVD富硅氮化硅（SRN）中的低损耗超紧凑弯曲，并用于实现高效、小基底面热光移相器。紧凑的弯曲被构造成折叠波导几何形状，以在65 x 65 \mum 2的面积内形成矩形螺旋，具有1.2 mm的总有源波导长度。该器件具有8 mW/π的相移效率和15 KHz的3 dB开关带宽。我们提出SRN作为一个有前途的热光平台，结合了硅和硅化学计量氮化物的特性
2021-06-14 physics.app-ph physics.optics
Silicon nitride waveguides with intrinsic single-photon emitters for integrated quantum photonics
最近在氮化硅（SiN）中发现的室温本征单光子发射体为量子光源与成熟的SiN光子平台的无缝单片集成提供了独特的机会。在这项工作中，我们开发了一种新的方法来实现平面波导的低自发荧光SiN与本征量子发射器，并证明了单光子发射耦合到波导模式。从这些发射器所观察到的发射耦合被认为是符合数值模拟。单光子发射到波导模式的耦合通过光栅耦合器耦合出光子芯片的光的二阶自相关测量来确认。拟合二阶自相关直方图产生$g^{(2)}(0)=0.35\pm0.12$，无需光谱滤波或背景校正，输出耦合光子速率为每秒$10^4$计数。这证明了光子从SiN中的本征单光子发射器到由相同材料制成的单片集成波导的首次成功耦合。我们的工作成果为实现可扩展的，技术就绪的量子光子集成电路与固态量子发射器有效地接口铺平了道路。
2022-05-17 physics.app-ph physics.optics quant-ph
MoSe2/WS2 heterojunction photodiode integrated with a silicon nitride waveguide for visible light detection with high responsivity
我们通过实验证明了基于氮化硅波导顶部的MoSe 2/WS 2异质结的集成的可见光和近红外光谱区的芯片级集成光电探测器的实现和表征。这种配置在780 nm的波长下实现了~1 A/W的高响应度（指示内部增益机制），同时将暗电流抑制到~50 pA的水平，与仅MoSe 2而没有WS 2的参考样品相比低得多。我们测量到暗电流的功率谱密度低至约1 × 10 ^-12 A/Hz ^[0.5]，从中我们提取出噪声等效功率（NEP）约为1 × 10 ^-12 W/Hz ^[0.5]。为了证明该设备的有用性，我们使用它的表征的微谐振器，集成在同一芯片上的光电探测器的传递函数。在芯片上集成本地光电探测器并在可见光和近红外区域以高性能操作此类器件的能力预计将在光通信、量子光子学、生物化学传感等领域的未来集成器件中发挥关键作用。
2021-12-16 physics.app-ph physics.optics
Sputtered Aluminum Nitride Waveguides for the Telecommunication Spectrum with less than 0.16 dB/cm Loss
本研究制备了基于反应直流磁控溅射的无包层多晶AlN波导，其在通信O波段和C波段的TE偏振传输损耗均低于0.16 dB/cm，性能媲美MOCVD外延生长的最优AlN波导，展现了溅射AlN在通信频段光子平台的应用潜力。
2024-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
High-performance lasers for fully integrated silicon nitride photonics
具有超低光损耗的氮化硅（SiN）波导实现了集成光子应用，包括低噪声、窄线宽激光器、芯片级非线性光子学和微波光子学。激光器是SiN光子集成电路（PIC）的关键部件，但是由于它们与高折射率III-V增益材料的大失配，难以与低折射率SiN波导完全集成。最近的多层异质集成演示提供了一个实用的解决方案，并使第一代激光器与SiN波导完全集成。然而，在光子学应用聚集的电信波长处具有高器件成品率和高输出功率的激光器仍然缺失，受到大的模式转换损耗、非优化的腔设计和复杂的制造工艺的阻碍。在这里，我们报告了SiN上的高性能激光器，通过SiN波导和亚kHz基本线宽输出数十毫瓦，解决了所有上述问题。我们还表明，赫兹级的线宽激光器是可以实现的集成技术。这些激光器与高$Q$ SiN谐振器一起，标志着迈向全集成低噪声氮化硅光子平台的里程碑。这种激光器应该在激光雷达，微波光子学和相干光通信中找到潜在的应用。
2021-04-17 physics.app-ph physics.optics
Design and Characterization of Q-enhanced Silicon Nitride Racetrack Micro-Resonators
设计、制作了用于氮化硅光子学集成平台的Q增强跑道型微谐振器，并进行了表征。所提出的几何形状允许减轻弯曲波导处的辐射损耗的影响，这是氮化硅电路的主要限制之一，因此与具有相同弯曲半径的常规结构相比，微谐振器的固有Q因子增加。在这项工作中提出的方案允许在这个平台上的集成规模有直接影响的设备的大小的减少。当在集成光子电路内路由光信号的波导的弯曲部分中使用时，这些几何形状提供了辐射损耗的减少，并且允许使用更小的弯曲半径并增加电路集成密度。
2020-09-07 physics.app-ph physics.optics
An electro-optically tunable arrayed waveguide grating fabricated on thin film lithium niobate
本研究设计并制备了8通道薄膜铌酸锂阵列波导光栅，通过单片集成微电极实现电光可调，实验测得通道间隔200 GHz，波长调谐效率10 pm/V。
2024-07-21 physics.app-ph physics.optics
Waveguide optical parametric amplifiers in silicon nitride with 2D graphene oxide films
本文首次将二维氧化石墨烯薄膜集成到氮化硅波导中，通过精确控制薄膜厚度、长度和位置，将光参量放大增益提升约12.2 dB，为高性能光子集成OPA提供了新方法。
2024-01-14 physics.app-ph physics.optics
Fast thermo-optic switching on silicon nitride platform through parity-time symmetry breaking
本工作利用宇称-时间对称性破缺在绝缘体上氮化硅平台实现快速热光切换，通过无包层金属层兼作加热器，在低插入损耗下实现了8.5 μs的π相移快速调谐。
2024-08-27 physics.app-ph physics.optics
Integrated Electro-Optic Absorption Modulator for Silicon Nitride Platform
本文首次在氮化硅波导上实现基于ITO的高速电光调制器，展示5.7 dB插入损耗和约1 GHz带宽，工艺与CMOS兼容，为氮化硅光子计算平台开辟了新路径。
2024-12-30 physics.app-ph physics.optics
Silicon nitride on-chip C-band spontaneous emission generation based on lanthanide doped microparticles
Institute of Nanotechnology of Microelectronics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微电子纳米技术研究所）
该研究提出了一种在硅氮化物平台上集成宽带电信发射器的方法，通过嵌入稀土掺杂微颗粒实现C波段自发发射生成。
2025-07-15 physics.app-ph physics.optics
Power-Efficient Silicon Nitride Thermo-Optic Phase Shifters for Visible Light
我们展示了功率效率，热光，氮化硅波导移相器的蓝色，绿色和黄色波长。由于采用悬浮结构和多通波导设计，移相器工作时功耗较低。这些器件是在200毫米的硅晶片上制造的，使用深紫外光刻作为有源可见光集成光子学平台的一部分。在445、488、532和561 nm波长下，测量的实现$π$相移的功耗（在多个器件上平均）分别为0.78、0.93、1.09和1.20 mW。移相器被集成到马赫-曾德尔干涉仪开关中，并且测量了大约570（590）$μ$ s的$10- 90$上升（下降）时间。
2021-11-15 physics.app-ph physics.optics
Anneal-free ultra-low loss silicon nitride integrated photonics
该研究开发出250℃无退火的氘代硅烷基氮化硅制备工艺，实现厚度跨数量级的波导创纪录低损耗，验证了激光稳频、OPO及超连续谱产生，推动与低温材料集成的3D氮化硅光子平台发展。
2024-02-17 physics.app-ph physics.optics
Magnetically-tunable cutoff in asymmetric thin metal film plasmonic waveguide
我们从理论上研究了在一侧被磁光材料包围，另一侧被磁光介质包围的金属薄膜中长程表面等离子体激元的磁调谐截止。解析推导的截止条件预测，一个磁场偏置可以诱导一个新的退化截止状态附近的超过截止辐射在一侧可以切换到在另一侧的一个微小的变化的磁场从偏置。简并所需的磁化偏置与金属膜厚度成正比，与波长成反比。
2018-07-17 physics.app-ph physics.optics
Hexagonal Boron Nitride Phononic Crystal Waveguides
六方氮化硼（h-BN）是一种典型的范德华（vdW）层状晶体，具有一系列吸引人的物理性质，在探索二维（2D）电子学、光子学、力学和新兴量子工程中发挥着越来越重要的作用。在这里，我们报告的示范h-BN声子晶体波导与设计的通带和阻带在射频（RF）范围和可控的波传播和传输，利用阵列耦合h-BN纳米机械谐振器与工程耦合强度。实验测量证实，这些声子晶体波导限制和支持15至24兆赫（MHz）的波传播超过1.2毫米。类似于固态原子晶格，在h-BN声子波导中观察到声子带隙和色散行为，并对其进行了系统的研究。在这样的可添加集成的h-BN平台上引导和操纵声波可以促进多物理耦合和信息转导，并通过新兴的h-BN光子和声子器件为相干芯片上信号处理和通信开辟新的机会。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Stimulated Brillouin scattering in tellurite-covered silicon nitride waveguides
本文提出覆盖 TeO$_2$ 的低损耗 Si$_3$N$_4$ 波导 SBS 平台，实现 8.5 m$^{-1}$W$^{-1}$ 增益及高性能射频光子滤波，并指出增益可进一步提升至 155 m$^{-1}$W$^{-1}$。
2023-07-24 physics.app-ph physics.optics
Surface acoustic waves for acousto-optic modulation in buried silicon nitride waveguides
本文从理论上研究了利用瑞利声表面波调制非晶波导折射率的方法。考虑到低损耗硅$_3$ N $_4$波导的标准芯横截面为4.4 $\times$ 0.03 $μ$ m $^2$大小，埋在一个SiO $_2$包层8 $μ$ m深，我们比较了表面声波产生在各种不同的几何形状通过压电活性，锆钛酸铅薄膜放置在顶部的表面和驱动通过叉指换能器（IDT）。利用声波和光波方程的数值解，我们确定了谐振激励下SAW的应变分布。从声应变场与光模场的重叠，我们计算并最大化波导中可达到的折射率调制幅度。对于840 nm的近红外波长的示例，对于TE偏振光，使用30 - 35 $μ$ m的IDT周期、2.5 - 3.5 $μ$ m的膜厚度和10 V的IDT电压，获得0.7 × 10 $^{-3}$的相对有效折射率的最大偏移。对于这些参数，谐振频率在70 - 85 MHz的范围内。当纤芯上方的包层高度减小到3 $μ$ m时，最大位移增加到1.2 × 10 $^{-3}$，相应的谐振频率为87 MHz。的相对折射率变化是约300倍，比以前的工作的基础上非谐振接近压电致动，调制频率是约200倍。在低损耗平衡马赫-曾德尔调制器中利用1.2 $\times$ × 10 $^{-3}$的最大相对折射率变化应允许在短至120 $μ$ m（半波电压长度乘积= 0.24 Vcm）的器件中进行全对比度调制。
2019-04-10 physics.app-ph physics.optics
Demonstration of critical coupling in an active III-nitride microdisk photonic circuit on silicon
片上蓝光微激光源是硅基复杂集成光子电路的重要组成部分。我们已经开发了基于硅上III族氮化物的微盘和总线波导的蓝色光谱范围内的光子电路。我们报告了微盘-波导耦合与其光学特性之间的相互作用。我们观察到临界耦合和相位匹配，即最有效的能量转移方案，非常短的间隙尺寸和薄波导（g = 45 nm和w = 170 nm）的自发发射制度。回音壁模式激光被证明为一个很大的范围内的参数与负载品质因数的阈值的强烈依赖。我们显示的依赖性和高灵敏度的输出信号上的耦合。最后，我们观察到的影响，由于非常短的耦合距离的模式谐振的调谐处理。这种小尺寸的芯片上集成微激光器提供最大的能量转移到光子电路中，对于可见光通信和芯片实验室生物传感器具有重要的潜在应用。
2019-12-02 physics.app-ph physics.optics
Silicon Nitride Photonic Waveguide-Based Young's Interferometer for Molecular Sensing
本文提出一种基于氮化硅波导的杨氏干涉仪集成光子传感器，结合CMOS成像检测，通过低成本光刻兼容工艺制造，实验验证其对葡萄糖浓度低至10微克/毫升量级的相位检测能力，并展望用于分子结合功能化传感。
2024-09-03 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Transition metal nitride thin films deposited at CMOS compatible temperatures for tunable optoelectronic and plasmonic devices
过渡金属氮化物在等离子体和光电子器件中的应用受到了极大的关注。然而，沉积温度仍然是将过渡金属氮化物作为等离子体材料集成在CMOS制造工艺内的重要障碍。采用高功率脉冲磁控溅射法（HIPIMS）制备了以氮化钛和氮化铌为基体的二元、三元和层状过渡金属氮化物薄膜。在HIPIMS工艺中实现的增加的等离子体密度允许在小于300°C的CMOS兼容温度下沉积高质量等离子体薄膜。薄膜被沉积在一系列工业相关的衬底上，并在紫外到可见光谱范围内显示可调谐的等离子体频率。薄膜质量与沉积工艺的可扩展性相结合，表明氮化物膜的HIPIMS沉积是工业上可行的技术，并且可以为下一代等离子体和光电子器件的制造铺平道路。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Silicon rich nitride-lithium niobate on insulator platform for photonics integrated circuits
提出SRN-LNOI混合集成平台，实现低损耗波导、多类无源器件及120 GBaud无数字补偿的LNOI马赫-曾德尔调制器。
2021-05-13 physics.app-ph physics.optics
Boosting the SiN nonlinear photonic platform with transition metal dichalcogenide monolayers
在过去的几年里，我们已经看到了越来越多的兴趣，在使用二维材料的混合光子非线性波导的实现。虽然石墨烯吸引了大多数的注意力，但其他家族的2D材料，如过渡金属二硫属化物也显示出有前途的非线性性能。在这项工作中，我们提出了一个战略，设计氮化硅波导结构嵌入二硫化钼的非线性应用。混合波导结构的横向几何形状被优化为高三阶非线性效应，使用光学几何工程和多层二硫化钼。堆叠多个单层，结果在2个数量级的改进相比，标准的氮化硅波导。混合波导的性能，然后研究在微环谐振器配置的四波混频增强。当泵浦功率为5mW时，在1550nm波长附近信号闲频转换效率达到6.3dB。
2021-05-04 physics.app-ph physics.optics
Efficient and Tunable Strip-to-Slot Fundamental Mode Coupling
提出了一种新型的SOI光子线-槽波导耦合器。使用模式转换器Transformer实现线模式和槽模式之间的相位匹配。该结构包括一个平衡的50/50功率分配器和一个可调相位匹配锥形合成器形成一个槽波导。我们表明，99%的理论线槽耦合效率是可以实现的，实验上，我们证明了在1550 nm波段的耦合效率为99%。基于耦合方案，我们还显示了一个槽模的激发在开槽环谐振器和验证通过环的热光响应的激发。我们显示了一个几乎非热行为的PMMA填充槽环的热光响应为12.8 pm/C相比，43.5 pm/C的空气包层槽波导。
2017-11-27 physics.app-ph physics.optics
Aluminum nitride integration on silicon nitride photonic circuits: a new hybrid approach towards on-chip nonlinear optics
氮化铝（AlN）由于其大的$χ^{(2)}$非线性而成为集成量子光子学的新兴材料。在这里，我们展示了氮化铝的氮化硅（SiN）光子芯片的混合集成。复合微环是通过在预图案化的SiN顶部上反应DC溅射c轴取向的AlN来制造的。这种新方法不需要AlN的任何图案化，并且仅依赖于可靠的SiN纳米织物。这大大简化了纳米纤维工艺。得到了该器件的品质因数、传输损耗和群折射率等光学特性。我们的混合谐振器可以有一个数量级的增加后，AlN集成的品质因数，与传播损耗下降到\SI{0.7}{dB/cm}。使用有限元模拟，在这些波导中的相位匹配进行了探讨。
2021-10-06 physics.app-ph physics.optics
Tunable acoustic energy concentrations based on pseudo-spin locking waveguides and topological rainbow trappings
本文提出耦合可调赝自旋锁定波导与拓扑彩虹俘获的声聚能器，证明其缺陷鲁棒、单向传输且可便捷实现高声能聚集。
2024-12-03 physics.app-ph
Silicon nitride stress-optic microresonator modulator for optical control applications
氮化硅集成平台已经成功地实现了从可见光到红外线的极低波导损耗，以及包括高性能激光器、滤波器、谐振器、稳定腔和光学频率梳在内的组件。然而，在氮化硅平台中实现低损耗、低功率调制器同时保持平面、晶片级工艺兼容性的进展受到限制。在这里，我们报告了一个显着的进步，集成的压电（PZT）驱动的微环调制在全平面，晶圆级氮化硅平台，保持低的光损耗（在625 μ m谐振器中为0.03 dB/cm），其带宽增加了一个数量级（DC到20 MHz 3-dB），并且与现有PZT调制器相比，功耗降低了20 nW的数量级。该调制器在整个4 GHz调谐范围内提供>14 dB ER和710万Q，调谐效率为200 MHz/V，并提供控制应用所需的线性度，在1 MHz和10 MHz时IMD 3 SFDR分别为65.1 dBHz 2/3和73.8 dBHz 2/3。我们演示了两个控制应用，激光稳定在PDH锁定环，减少激光频率噪声40分贝，并作为激光载波跟踪滤波器。这种PZT调制器设计可以在超低损耗氮化硅平台中扩展到可见光，只需对波导设计进行微小的更改。PZT调制在超低损耗氮化硅波导平台中的这种集成使得调制器控制功能能够广泛应用于可见光到红外应用，例如用于冷却的原子和分子跃迁锁定、可控光学频率梳、低功率外腔可调谐激光器、原子钟以及可调谐超低线宽激光器和超低相位噪声微波合成器。
2022-06-18 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Singly poled thin film lithium niobate waveguide as a tunable source of photon pairs across telecom band
本研究设计强色散单极薄膜铌酸锂波导，单个极化周期实现两种II型相位匹配SPDC过程，生成不同电信波段的光谱相关/不相关可调谐光子对，为量子光学任务提供多功能光源。
2024-11-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Blue Microlasers Integrated on a Photonic Platform on Silicon
III族氮化物纳米光子电路的主要兴趣是有源结构和激光源的集成。展示了集成在硅上并在蓝色光谱范围内发射的III族氮化物微盘激光器的光子平台。主动微盘侧耦合到悬浮总线波导，和耦合的发射被引导和外耦合到自由空间使用光栅耦合器。在蓝色光谱范围内，光盘和波导之间需要小于100 nm的小间隙尺寸，以实现最佳的倏逝波耦合。为了避免波导中微盘发射的再吸收，量子阱从波导蚀刻掉。在连续波激励下，观察到大于2000的加载品质因数的回音壁模式的小间隙和大波导弯曲角的设备。在脉冲激发条件下，激光被证明为3 $μ$ m直径的微盘集成在一个完整的光子电路。因此，我们提出了第一个示范的III族氮化物微激光器耦合到纳米光子电路。
2019-04-05 physics.app-ph
Monolithic integration of ultraviolet microdisk lasers into photonic circuits in a III-nitride-on-silicon platform
紫外线微盘激光器单片集成到光子电路中，使用硅平台上的III族氮化物，氮化镓（GAN）作为主要波导层。该光路由一个微盘和一个滑轮波导组成，滑轮波导的末端是耦合光栅。在连续波激励下，我们测量的品质因数高达3500。在脉冲激发下观察到从374 nm到399 nm的激光，实现了每脉冲$0.14 ~\text{mJ/cm}^2$的低阈值能量（$35 ~\text{kW/cm}^2$的阈值峰值功率）。对于盘和波导之间的50 nm的小间隙，在出耦合光栅处观察到约200的大峰值背景动态。这些器件在工作波长方面以GAN可以实现的极限工作。
2020-07-28 physics.app-ph
Electro-mechanically tunable, waveguide-coupled photonic-crystal cavities with embedded quantum dots
本文提出一种嵌入量子点的电机械可调谐一维光子晶体腔系统，通过微机电悬臂和量子限制斯塔克效应分别调谐腔模波长与量子点发射能量，实现1.8 nm调谐范围及珀塞尔因子3.5的增强发射，并支持多腔共波导耦合。
2025-03-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Nanoscale axial position and orientation measurement of hexagonal boron nitride quantum emitters using a tunable nanophotonic environment
六方氮化硼（hBN）中的色心由于其在室温下明亮的发射特性而成为单光子发射体（SPE）的有希望的候选者。与单层和少层hBN相比，多层薄片中的色心显示出优异的发射特性，例如更高的饱和度计数和光谱稳定性。在这里，我们报告了一种方法，用于确定厚hBN薄片中SPE的轴向位置和三维偶极取向，通过使用二氧化钒（VO 2），相变材料调谐光子局域态密度。研究中的发射体表现出很强的表面正常偶极子取向，提供了一些深入的hBN SPE的原子结构，深深嵌入厚晶体的见解。我们已经优化了热拾取技术，可重复地将hBN薄片从VO 2转移到SiO2/Si衬底上，并重新定位相同的发射器。我们的方法作为一个实用的方法，系统地表征SPE在hBN之前，在量子光子学系统集成。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atom-ph
CMOS-compatible, piezo-optomechanically tunable photonics for visible wavelengths and cryogenic temperatures
我们展示了一个平台，在氮化硅光子集成电路的相位和振幅调制，通过压电光机械耦合使用紧密机械耦合的氮化铝致动器。该平台在CMOS代工厂中制造，能够实现可见波长的可扩展有源光子集成电路，并且压电致动功能不会在低温下性能下降。作为该平台潜力的一个例子，我们展示了一个紧凑的（~40 μm直径）氮化硅环形谐振器调制器工作在780 nm的固有品质因数超过150万，>10 dB的消光比变化与2 V的应用，开关时间小于4 ns，和0.5 pJ/bit的开关能量。我们在室温和7 K下表征示例性器件。在7 K时，该器件获得约20 Teraohms的电阻，使其能够以亚皮瓦电功率耗散工作。我们进一步展示了一个马赫-曾德尔调制器在同一平台上构建的压电可调相移臂，在室温下具有750 ns的开关时间常数和20 nW的稳态功耗。
2019-08-26 physics.app-ph
Room-temperature Distributed Feedback CsPbBr$_3$ Perovskite Laser Integrated on a Silicon Nitride Waveguide Platform
本文提出并实现了一种室温运行的一阶光栅分布式反馈 CsPbBr$_3$ 钙钛矿薄膜激光器，通过自上而下工艺单片集成到氮化硅波导平台上，激射阈值低至 0.755 mJcm$^{-2}$，为硅光子集成电路提供了低成本片上绿光激光方案。
2024-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterizing Niobium Nitride Superconducting Microwave Coplanar Waveguide Resonator Array for Circuit Quantum Electrodynamics in Extreme Conditions
本文表征 100 nm NbN 超导共面波导谐振器阵列，结合功率、温度与面内磁场测量，验证 TLS 损耗、动力学电感频移及 240 mT 下高 Qi 性能。
2023-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Integrated on chip platform with quantum emitters in layered materials
集成量子光子电路是一个新兴的课题，需要量子光源的波导和光学谐振器的有效耦合。到目前为止，大量的努力已经投入到工程片上系统从三维晶体，如钻石或砷化镓。在这项研究中，我们展示了室温耦合的量子发射器嵌入在层状六方氮化硼的片上氮化铝波导。器件的光耦合效率达到1.2%，实现了单光子在波导中的传输。我们的研究结果作为一个基础的集成分层材料与芯片上的组件和集成量子光子电路的实现。
2019-07-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
