Hybrid integration of solid-state quantum emitters on a silicon photonic chip
可扩展的量子光子系统需要耦合到集成光子器件的有效单光子源。固态量子发射器可以高效率地产生单光子，而硅光子电路可以在集成器件结构中操纵它们。因此，结合这两种材料平台可以显着增加集成量子光子器件的复杂性。在这里，我们展示了固态量子发射器到硅光子器件的混合集成。我们开发了一种拾放技术，可以定位外延生长的InAs/InP量子点发射在电信波长的硅光子芯片上确定性与纳米级精度。我们采用绝热锥形的方法将量子点的辐射高效率地传输到波导中。我们还采用了一个芯片上的硅光子分束器进行Hanbury-Brown和Twiss测量。我们的方法可以将预先表征的III-V量子光子器件集成到大规模光子结构中，以实现由许多发射器和光子组成的复杂器件。
2017-08-12 physics.app-ph quant-ph
Low-loss fiber-to-chip interface for lithium niobate photonic integrated circuits
近年来，集成锂离子光路在高速调制、非线性频率转换和频率梳产生等先进的光子学功能方面有着广阔的应用前景。对于实际应用，具有低光纤到芯片耦合损耗的光学接口是必不可少的。到目前为止，光纤到芯片损耗（通常> 10 dB）主导典型LN光子集成电路的总插入损耗，其中芯片上传播损耗可以低至0.03 - 0.1 dB/cm。在这里，我们实验证明了一个低损耗的模式大小转换器之间的标准透镜光纤和亚微米LN脊形波导的耦合。该耦合器由两个倒锥组成，将脊形波导的小光模转换为LN纳米线的对称导模，具有与锥形光纤相匹配的更大的模面积。光纤-芯片耦合损耗小于1.7dB/面，具有较高的制造公差和可重复性。我们的研究结果为实际集成LN光子电路与光纤的有效接口打开了大门。
2019-02-24 physics.app-ph physics.optics
Cooperative-Memory Photonic Reservoir using Modulation Nonlinearity: Circumventing the Speed Constraints of Nonlinear Silicon Microring Resonators
本文提出一种利用调制非线性和电子输出层协同记忆的光子储层，规避硅微环非线性速度限制，实现快一个数量级的计算，并在多项预测任务及光通信均衡中表现优异。
2025-04-23 physics.app-ph physics.optics
Towards ultracompact photonic chips using higher-order modes in closely spaced waveguides
本文利用紧密排列波导中的高阶模式显著降低串扰，从而大幅缩小光子芯片尺寸，并设计了基于高阶模式的定向耦合器、3-dB分路器及马赫-曾德尔干涉仪等超紧凑组件。
2025-08-07 physics.app-ph physics.optics
Quantum antenna as an open system: strong antenna coupling with photonic reservoir
提出了强耦合区量子天线的一般概念。它基于开放量子系统理论。天线发射到空间被认为是与热光子水库的相互作用。为了建立天线动力学模型，用相应的Lindblad超算子作为辐射项，建立了主方程。结果表明，强耦合会显著改变天线的辐射方向图。总功率模式分裂成三个部分分量;每个分量对应于Mollow三重态的谱线。分析了天线长度、相位偏移和拉比频率对分裂的影响。预测的效果开辟了一条道路，实现多波束电调谐天线，在不同的纳米器件可能有用。
2018-05-02 physics.app-ph quant-ph
On-Chip Optical Transduction Scheme for Graphene Nano-Electro-Mechanical Systems in Silicon-Photonic Platform
提出了一种石墨烯基纳米机电系统（NEMS）应变和位移的片上光学转换方案。对三种硅光子集成电路结构的可行性进行了详细的数值研究：马赫-曾德尔干涉仪（MZI），微环形谐振器和环形加载MZI。使用加载有具有2400的中等Q因子的环形谐振器的Mach-Zehnder干涉仪的基于折射率感测的技术可以分别产生对于位移和应变的28 fm/sqrt（Hz）和6.5E-6%/sqrt（Hz）的灵敏度。虽然任何相位敏感的集成光子器件都可以用于光学转换，但在这里，我们表明，通过将谐振与相位灵敏度相结合，可以实现最佳灵敏度。
2018-01-04 physics.app-ph physics.optics
Indistinguishable photons from deterministically integrated single quantum dots in heterogeneous GaAs/Si$_3$N$_4$ quantum photonic circuits
硅光子学通过允许创建连接各种功能性片上元件的广泛的、低损耗的、可重新配置的网络来实现量子光子系统的缩放。将单量子发射器包括到光子电路上，充当不可区分光子或单光子非线性的按需源，可以实现大规模基于芯片的量子光子电路和网络。为此，我们使用低温$\textit{in situ}$电子束光刻确定性地产生混合GaAs/Si $_3$ N $_4$光子器件包含单个InAs量子点精确地位于纳米光子结构内，其作为高效的Si $_3$ N $_4$波导耦合片上按需单光子源。我们的可扩展制造方法提供的精确定位还允许观察后选择的不可区分的光子。这表明了一条通往基于芯片的量子光子学的显着缩放的有前途的道路，这是由按需直接在芯片上产生的不可区分的单光子的大通量实现的。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Hybrid integration methods for on-chip quantum photonics
集成量子光子学的目标是将用于产生、操纵和检测非经典光的组件组合在一个相位稳定且高效的平台中。固态量子发射器最近已经达到作为单光子源的杰出性能。与此同时，光子集成电路已经发展到可以在芯片上控制数千个元件，并且具有高效率和相稳定性。因此，研究人员现在开始将这些领先的量子发射器和光子集成电路平台结合起来，以实现每种技术的最佳性能。在这篇文章中，我们回顾了基于这种混合系统的集成量子光子学的最新进展。虽然混合集成解决了单个平台的许多局限性，但它也带来了因连接不同材料而产生的新挑战。我们回顾了固态量子发射器和光子集成电路中的各种问题，桥接这两个系统的混合集成技术，以及基于芯片的光子和发射器操纵方法。最后，我们讨论了集成量子发射器的片上量子光子学的剩余挑战和未来前景。
2019-11-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Atomically-thin quantum dots integrated with lithium niobate photonic chips
锂的电光、声光和非线性特性使其成为集成量子光子电路的高度通用的材料平台。量子技术应用的先决条件是能够有效地集成单光子源，并引导产生的光子通过特设电路。在这里，我们报告的集成量子点在单层WSe 2到Ti扩散的锂的定向耦合器。我们研究了单个量子点与波导模式的耦合，它们的空间重叠，以及混合集成光子电路的整体效率。
2018-10-18 physics.app-ph quant-ph
High Speed Precise Refractive Index Modification for Photonic Chips through Phase Aberrated Pulsed Lasers
提出一种结合非热态与热态优势的光子芯片折射率修饰方案，通过操控球面像差重分配脉冲能量，实现20 mm/s高速、16 x 10-3高对比度及任意截面高精度制造。
2023-07-26 physics.app-ph physics.optics
Fully on-chip microwave photonics system
微波光子学（MWP）利用光的巨大带宽来产生、处理和测量宽带微波信号，有望引发信息和通信领域的一场新的革命。在过去的十年中，由于集成光子学的进步，MWP出现了新的机会。然而，尽管在集成度方面取得了重大进展，但包括所有必要的光子和电子组件的完全片上MWP功能系统尚未得到证明。在这里，我们打破现状，并提供一个完整的片上解决方案的MWP系统，通过利用混合集成的磷化铟，硅光子和互补金属氧化物半导体（CMOS）电子平台。应用这种混合集成方法，一个完全基于芯片的MWP微波瞬时频率测量（IFM）系统的实验证明。前所未有的集成度大大提升了整个MWP IFM系统的紧凑性、可靠性和性能，包括宽频率测量范围（2-34 GHz）、超低估计误差（10.85 MHz）和快速响应速度（0.3 ns）。此外，我们将芯片级MWP IFM系统部署到实际的应用任务中，在X波段（8-12 GHz）具有快速变化频率的各种微波信号被实时准确识别。该演示标志着集成MWP发展的一个里程碑，为各种MWP功能系统的小型化和大规模实施提供了技术基础。
2022-02-23 physics.app-ph physics.optics
Laser Structured Optical Interposer for Ultra-dense Vertical Coupling of Multi-core Fibers to Silicon Photonic Chip
该研究利用飞秒激光技术制备了光学互连芯片，实现多芯光纤与硅光芯片的超密垂直耦合，展示了低损耗的光子电路设计。
2025-12-01 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable quantum photonics with on-chip detectors
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文提出一种可重构量子光子学平台，实现高消光比光路由、高动态范围单光子探测及光学激发稳定，突破热敏感超导单光子探测器与热可重构光子学的集成难题。
2020-07-13 physics.app-ph quant-ph
Chip-scale high-performance photonic microwave oscillator
本文提出芯片级电光频率分频微波振荡器，通过双激光自注入锁定氮化硅谐振器和薄膜铌酸锂电光频率梳，在37.7 GHz载波10 kHz频偏处实现-129 dBc/Hz超低相位噪声。
2024-02-26 physics.app-ph physics.optics
Low-Loss Integration of High-Density Polymer Waveguides with Silicon Photonics for Co-Packaged Optics
本文提出两种异构集成技术，通过SiN波导与聚合物波导的绝热耦合实现高密度光电I/O连接，实验验证O波段耦合效率接近1 dB，芯片间及芯片到光纤耦合损耗低于2 dB。
2025-03-04 physics.app-ph physics.optics
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
High-efficiency fiber-to-chip interface for aluminum nitride quantum photonics
近年来，集成非线性光子电路得到了迅速发展，通过腔增强光子-光子相互作用为经典和量子应用提供了全光功能。高效的光纤到芯片接口是将这些集成光子电路用于量子信息任务的关键，因为光子损耗是削弱量子协议的主要来源。在这里，克服材料和薄膜氮化铝的制造限制，通过采用一个逐步的波导方案，我们展示了低损耗绝热光纤耦合器的氮化铝薄膜具有相当大的厚度（600 nm），优化非线性光子相互作用。对于电信（1550 nm）和近可见（780 nm）横向磁偏振光，光纤耦合器的插入损耗分别为-0.97 dB和-2.6 dB。我们的研究结果将有助于使用氮化铝集成光子电路作为有效的量子资源在微芯片上产生纠缠光子和压缩光。
2020-02-01 physics.app-ph physics.optics
Chip-Based Lithium-Niobate Frequency Combs
锂离子电池是一种优良的光子晶体材料，具有大的$χ^2$和$χ^3$非线性。纳米纤维技术的最新突破使得基于绝缘体上锂酸盐（LNOI）平台的超低损耗纳米光子器件成为可能。在这里，我们提出了一个在片上光学频率梳生成的LNOI平台的最新发展的概述。这些设备可能会导致新的机会，为经典和量子光子应用集成非线性光子器件。
2019-12-01 physics.app-ph physics.optics
Photonic Chiplet Interconnection via 3D-Nanoprinted Interposer
提出一种基于3D纳米打印转接板的光子小芯片互连方案，利用微反射镜和耦合框架实现任意材料芯片间的低损耗被动耦合，成功展示跨平台集成潜力。
2024-02-19 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
Structured illumination microscopy using a photonic chip
结构化照明显微镜（SIM）能够以高速实现活细胞超分辨率成像。SIM使用复杂的光学系统来产生预定的激发光图案，并使用重建算法来将分辨率提高到两倍。SIM的光学设置依赖于精密的自由空间光学器件来产生光图案，以及高数值孔径物镜来将图案投射到样品上。这些布置易于失准，通常具有高成本，并且最终分辨率增强受到收集光学器件的数值孔径的限制。在这里，我们提出了一种基于光子芯片的全内反射荧光（TIRF）-SIM，大大降低了采集TIRF-SIM图像所需的光学设置的复杂性。这是通过从显微镜取出光传输并将其传输到光子芯片来实现的。传统的载玻片被平面光子芯片所取代，既可以容纳样品又可以照亮样品。该芯片用于产生一个驻波干涉图案，该图案通过倏逝场照射样品。通过使用热光调制来控制干涉图案的相位，从而使SIM系统的光照射路径的覆盖区为大约4 × 4 cm $^2$。此外，我们表明，通过使用的光子芯片技术，SIM的分辨率增强可以增加以上的传统方法。此外，通过分离激发和收集光路，该技术打开了使用低数值物镜的可能性，而不会牺牲SIM分辨率。基于芯片的SIM代表了一种简单，稳定和负担得起的方法，它可以使该技术的广泛渗透，也可能为高通量光学超分辨率显微镜开辟道路。
2019-03-13 physics.app-ph physics.optics
On-chip optical twisted bilayer photonic crystal
最近，莫尔工程已被广泛用于创建和研究二维的新型电子材料。然而，它在纳米光子系统中的应用迄今尚未得到广泛的探索。在这里，我们证明了扭曲双层光子晶体提供了一个新的光子平台与扭曲角可调的光学色散。与扭曲二维材料相比，扭曲双层光子晶体具有丰富的物理学特性，并提供了更大数量的材料、晶格对称性、特征尺寸、扭曲角和层间间隙的自由选择，这有望为定制光学特性提供前所未有的工具箱。我们直接可视化了整个光频范围内的色散，并表明测量的光学响应与数值和分析结果具有良好的定量一致性。我们的结果揭示了由于莫尔散射而引起的扭曲双层光子晶体的高度可调能带结构。这项工作打开了探索非常规物理学和光子学新应用的大门。
2023-03-04 physics.app-ph physics.optics
Single-Chip Silicon Photonic Processor for Analog Optical and Microwave Signals
本文提出首个基于硅光子电路的全片上信号处理器，可生成、检测并编程模拟光与射频信号，集成调制器、滤波器、探测器及可调激光器，为紧凑微波光子学迈出关键一步。
2023-11-15 physics.app-ph physics.optics
Photonic neural field on a silicon chip: large-scale, high-speed neuro-inspired computing and sensing
光子神经网络在低延迟和超低能耗的高速神经处理方面具有巨大的潜力。然而，大规模神经网络的片上实现仍然是具有挑战性的，由于其低的可扩展性。在此，我们提出了光子神经场的概念，并在硅芯片上实验性地实现了它，以实现高度可扩展的神经启发计算。与现有的光子神经网络相比，光子神经场是一个空间连续的场，非线性地响应于光输入，其高空间自由度允许在毫米级芯片上进行大规模和高密度的神经处理。在这项研究中，我们使用片上的光子神经场作为一个水库的信息，并展示了一个高速混沌时间序列预测与低误差使用类似的储备池计算的训练方法。我们讨论的光子神经场是潜在的能够执行一个以上的千倍乘累加操作每秒为一个单一的输入波长上的足迹小到几平方毫米。除了处理之外，光子神经场还可以用于快速感测光学相位的时间变化，这得益于其对光输入的高灵敏度。光学处理与光学传感的融合为端到端数据驱动的光学传感方案铺平了道路。
2021-05-22 cs.ET cs.NE physics.app-ph
Photonic-chip assisted correlative light and electron microscopy
相关光电子显微镜（CLEM）将光学显微镜（LM）的多功能性与电子显微镜（EM）的高分辨率相结合，使人们能够放大细胞的复杂组织。大多数CLEM技术使用的是三维剖面，因此缺乏3D-EM结构信息，并且聚焦于非常有限的视场。在这里，我们介绍了光子芯片辅助CLEM，使多模态全内反射荧光（TIRF）显微镜在大视场和高精度定位的目标区域内的EM感兴趣。基于芯片的直接随机光学重建显微镜（dSTORM）和聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）的生物过程的三维高精度相关性得到进一步证明。光子芯片的芯层用作衬底以保持、照明，并且包层用于通过专门设计的网格状编号系统实现样品的高精度标记。地标被制造在光子芯片的包层上，作为从波导表面挤出的柱，从而在样品处理期间树脂嵌入之后对于FIB-SEM保持可见。使用这种方法，我们证明了它的适用性，用于跟踪感兴趣的区域，成像的三维结构组织的纳米尺寸的形态学特征的肝窦内皮细胞，如开窗，并关联特定的内-溶酶体隔间与其货物蛋白的内吞作用。我们设想，配备有地标的光子芯片可以在未来用于自动化LM和EM的工作流程，以实现高通量CLEM，为深入了解复杂的细胞内通讯以及健康和疾病中形态和功能之间的关系提供所需的解决方案。
2019-11-16 physics.app-ph physics.optics
Chip-scale sub-Doppler atomic spectroscopy enabled by a metasurface integrated photonic emitter
本研究展示了一种集成光纤耦合的光子-超表面器件，实现了芯片级亚多普勒光谱学，通过高效发射准直光束并耦合反射光，无需对准，并提出了模型解释铷原子光谱特征。
2024-06-11 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Deep Photonic Reservoir Computer Based on Frequency Multiplexing with Fully Analog Connection Between Layers
提出一种基于频率复用、层间全模拟连接的光子深度储层计算系统，在两项基准任务上性能较传统RC提升达两个数量级，为全模拟神经形态时间序列处理开辟道路。
2023-12-20 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Monolithic photonic chips for multi-channel frequency mixers and single photon detectors
钛酸锂光子芯片凭借其优异的光学性能，可以实现多种应用的光学工程。在这封信中，我们展示了单片光子芯片的多通道和频转换的基础上，反向质子交换周期性极化的锂硼酸盐波导，与不同的渠道表现出一致的和优秀的转换效率。为了获得强大的设备并为应用提供方便的接口，集成芯片与两个光纤阵列进行光纤耦合。然后，封装的芯片形成多通道上转换单光子探测器的核心。在每个通道中，输入信号与1950 nm单频泵浦激光器相互作用，并通过硅雪崩光电二极管对和频输出进行光谱滤波和检测。平均探测效率（DE）为23.2%，噪声计数率（NCR）为557计数每秒（cps），30个通道的标准偏差为2.73%和48 cps，以及邻近通道之间的光隔离（OI）大于71 dB，这对于单片光子芯片在深空激光通信、高速率量子密钥分发和单光子成像等领域的广泛应用是极好的。
2020-03-13 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Cryogenic and hermetically sealed packaging of photonic chips for optomechanics
我们展示了一个密封的封装系统，集成光子器件在低温下的即插即用功能。这种方法提供了将受控量的气体封装到光学封装中的能力，从而允许氦用作热交换气体以使光子器件热化，或者冷凝成覆盖器件的超流体。该封装系统进行了测试，使用硅绝缘槽波导谐振器填充超流$^4$他低于转变温度。为了优化光纤到芯片的光学集成690，通过热循环用一系列胶（NOA 61、NOA 68、NOA 88、NOA 86 H和强力胶）粘合到各种常见光子芯片衬底（硅、氧化硅和HSQ）的光纤来执行测试。这表明NOA 86 H（具有潜热催化剂的UV固化光学粘合剂）在低温条件下为所有测试的基材提供最佳性能。该技术与超流光力学实验以及量子光子学和量子光力学应用有关。
2022-05-11 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Fully on-chip single-photon Hanbury-Brown and Twiss experiment on a monolithic semiconductor-superconductor platform
量子密码学、光子量子精密测量、光子量子模拟器和计算机等光子量子技术将在很大程度上受益于高度可扩展和占用空间小的量子光子电路。为了实现完全的片上量子光子操作，需要三个基本的构建模块：单光子源、光子电路和单光子探测器。硅和相关平台上的高度集成的量子光子芯片已经被证明只包含这些基本构建块中的一个或两个。所有三个组件的先前实现主要受到激光杂散光的限制，使得时间滤波成为必要或需要复杂的操作来将所有组件转移到一个芯片上。到目前为止，一个单一的，同时实施的所有元素演示单光子操作仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个完全集成的Hanbury-Brown和Twiss设置在微米尺寸的足迹，由GaAs波导嵌入量子点作为单光子源，波导分束器和两个超导纳米线单光子探测器。这使得在连续波和脉冲共振激发下的单光子水平的二阶相关测量。
2018-06-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Detection of Bio-aerosols and COVID-19 Equivalent Particles Via On-chip Mid Infrared Photonic Spectroscopy
我们提出了一种用于气溶胶表征的片上中红外（MIR）光子光谱平台，以获得关于气溶胶颗粒化学的高度区分性信息。气溶胶的传感对于各种环境、气候、战争威胁检测和肺部医疗保健应用至关重要。此外，存在许多潜在暴露于生物气溶胶（例如病毒、细菌和真菌）的非预期情况。例如，目前COVID-19疫情在全球范围内蔓延。目前，气溶胶的化学表征是使用FTIR光谱进行的，产生化学指纹，因为化学分子的大多数振动和旋转跃迁都在MIR范围内;以及拉曼光谱。这两种技术都使用自由空间台式几何形状。在这里，我们提出了小型化的片上MIR光子学为基础的气溶胶光谱组成的宽带螺旋波导传感器，显着增强粒子光的相互作用，以提高灵敏度。螺旋波导由硫属玻璃材料（Ge 23 Sb 7S 70）制成，其在IR范围内显示出宽的透明度。我们证明了N-甲基苯胺为基础的气溶胶颗粒的传感与设备。我们预计，该传感器将很容易补充现有的光子谐振器为基础的颗粒大小和计数技术，开发一个统一的框架，片上集成的光子气溶胶光谱。
2020-05-10 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Chemical Characterization of Aerosol Particles Using On-chip Photonic Cavity Enhanced Spectroscopy
我们展示了气溶胶颗粒的化学表征与片上光谱使用光子腔增强氮化硅（Si 3 N4）跑道谐振器为基础的传感器。该传感器工作在一个广泛的和连续的波长范围内，在特定的谐振波长显示腔增强灵敏度。腔谐振的品质因数的相对变化的分析成功地产生沉积在谐振器上的气溶胶颗粒的吸收光谱。展示了在1500 nm至1600 nm的近红外（NIR）范围内基于N-甲基苯胺的气溶胶检测的检测。我们的气溶胶传感器光谱数据与商业光谱仪相比，具有良好的精度。该设备的小尺寸在远程、环境、医疗和身体可穿戴感测应用中是有利的。
2018-05-30 physics.app-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
On-Chip Integration of Single Solid-State Quantum Emitters with a SiO$_2$ Photonic Platform
未来集成纳米光子器件的一个重要组成部分是单光子发射器和具有单光学模式的量子存储器的可扩展芯片上接口。在这里，我们提出了一个单一的固态量子位，氮空位（NV）中心，与光子平台组成的硅衬底上热生长的SiO $_2$完全确定性集成。该平台以其超低荧光和生产各种无源结构（如高Q微谐振器和模式尺寸转换器）的能力而脱颖而出。通过数值分析，可以确定一个最佳的结构，有效地耦合的偶极子发射器的导模。在实验上，预选NV发射器的集成与原子力显微镜和量子发射器的片上激发以及单光子耦合到集成结构的导模进行了演示。我们的方法显示了该平台作为具有固态量子位的片上光子结构的强大纳米级接口的潜力。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
On-chip generation and dynamic piezo-optomechanical rotation of single photons
集成光子电路是光子量子技术和实现基于芯片的量子器件的关键部件。未来的应用需要灵活的架构来克服许多当前设备的常见限制，例如缺乏可调性或内置量子光源。在这里，我们报告的动态可重构集成光子电路，包括集成量子点（QD），马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和表面声波（SAW）换能器直接制造在单片半导体平台上。我们演示了片上单光子产生的量子点及其亚纳秒级的动态片上控制。两个独立应用的SAW压电光学机械地旋转MZI中的单光子或光谱调制QD发射波长。在MZI中，SAW压印了一个依赖于时间的光学相位，并将量子比特旋转调制到输出叠加态。这实现了频率超过1千兆赫的动态单光子路由。最后，量子点的动态单光子控制和光谱调谐的结合实现了输入光子态的波长复用和在输出端的解复用。我们的方法可扩展到多组件集成量子光子电路，并与混合光子架构和其他关键组件，例如光子谐振器或片上检测器兼容。
2022-08-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
