Proposal for noise-free visible-telecom quantum frequency conversion through third-order sum and difference frequency generation
可见光和电信之间的量子频率转换（QFC）是基于光纤的量子网络中长距离连接量子存储器的关键功能。用于链接这种宽分离频率的当前QFC方法，诸如和/差频产生和四波混频布拉格散射，易于受到来自泵浦激光器的宽带噪声的影响。为了解决这个问题，我们建议使用三阶和/差频率生成（TSFG/TDFG）的上变频/下变频QFC接口。在这个过程中，两个泵浦光子将它们的能量和动量结合起来，在可见光和电信波段之间进行频率转换，用长波长泵浦光子桥接一个大的光谱间隙，这从噪声的角度来看特别有益。我们表明，波导耦合的氮化硅微腔谐振器可以设计为有效的QFC之间的606 nm和1550 nm，通过1990 nm的泵浦通过TSFG/TDFG。我们模拟了器件的色散和耦合，并从模拟的参数估计，在50 mW的泵浦功率下，频率转换可以是有效的（> 80%）。我们的研究结果表明，基于微谐振器的TSFG/TDFG是有前途的紧凑，可扩展的，低功耗的QFC跨越大的光谱间隙。
2020-10-14 physics.optics
Low noise quantum frequency conversion of photons from a trapped barium ion to the telecom O-band
本研究针对囚禁离子发射光子因波段限制传输距离短的问题，采用两级低噪声量子频率转换方案，将钡离子可见光光子转换为O波段电信光子，实现11%转换效率与超100信背比，推动长距离囚禁离子量子网络发展。
2023-05-02 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
A chip-scale, telecommunications-band frequency conversion interface for quantum emitters
我们描述了一个芯片级，低噪声操作的频率转换接口，在常见的单光子发射器所需的波长设计。氮化硅波导中的四波混频布拉格散射被用于证明在980 nm和1550 nm波长区域之间的频率上转换和下转换，在低连续波输入泵浦功率（<50 mW）下，信号与背景水平>10并且转换效率约为-60 dB。有限元模拟和分步傅立叶方法表明，在现有的几何结构中，大约10 W的增加的输入功率（例如，由放大的纳秒脉冲产生）将导致> 25%的转换效率。最后，我们提出了波导设计，可用于连接较短波长（637 nm至852 nm）的量子发射器与1550 nm。
2013-09-06 physics.optics quant-ph
Bragg-Scattering conversion at telecom wavelengths towards the photon counting regime
利用光子计数器对高非线性光纤中的布拉格散射四波混频进行了实验研究。我们探索这个过程中的连续波信号在宏观和衰减制度，与23 nm的波长偏移的偏振依赖性。我们测量的平均光子数每秒在不同的泵浦偏振配置同意以及基于经典模型的理论和数值预测。我们讨论了这些不同的偏振配置下的噪声的影响。
2012-11-21 physics.optics quant-ph
Two-stage, low noise quantum frequency conversion of single photons from silicon-vacancy centers in diamond to the telecom C-band
本研究针对金刚石硅空位中心单光子需适配长距光纤网络的需求，提出两阶段差频混合的低噪声量子频率转换方案，实现到电信C波段的高效转换并保留光子统计特性。
2023-07-21 physics.optics quant-ph
Visible-to-telecom quantum frequency conversion of light from a single quantum emitter
量子频率转换（QFC）是一种非线性光学过程，其中量子光场的频率被改变，同时保持其非经典相关性，20年前首次被证明。同时，它被认为是实现量子中继器的重要工具，因为它允许将量子存储器与作为量子信息载体的电信波长光子连接。在这里，我们展示了由量子点（QD）发射的可见单光子（711 nm）到电信波长（1，313 nm）的有效（>30%）QFC。对波长转换前后的一阶和二阶相干性的分析清楚地证明了在频率转换过程中，相干时间和光子反聚束等重要性质是完全守恒的。我们的研究结果强调了单光子源与QFC相结合的巨大潜力，作为一种有前途的量子中继器方案技术。
2012-04-27 physics.optics quant-ph
Efficient telecom to visible wavelength conversion in doubly resonant GaP microdisks
在可见光（$Q \sim 10^4$）和红外（$Q \sim 10^5$）波长下支持高$Q$模的磷化镓微盘腔中，实现了1550 nm和775 nm之间具有外部效率$> 4.4\times10^{-4}\, \text{mW}^{-1}$的共振二次谐波产生.通过使用$\sim 360\,μ$ W的1550 nm光输入到光纤锥并谐振耦合到微盘的腔内光热温度调谐来满足双谐振条件。在此之上，观察到泵浦功率效率降低。所观察到的行为是一致的一个简单的模型，热调谐的双共振条件。
2016-01-12 physics.optics
Ultralow noise up-conversion detector and spectrometer at telecom band
我们演示了上转换单光子探测1550 nm波段使用PPLN波导，长波长泵浦，和窄带滤波使用体积布拉格光栅。我们实现了约30%的总系统检测效率与硅APD的暗计数水平的噪声。基于该探测器，研制了噪声等效功率为-142 dBm的单像素上转换红外光谱仪，其性能优于液氮冷却InGaAs阵列。
2013-04-30 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Low-Noise Cascaded Frequency Conversion of $637.2$ nm Light to the Telecommunication C-Band in a Single-Waveguide Device
针对量子网络状态转导需求，提出基于单泵浦周期极化铌酸锂波导的两步转换器件，实现金刚石NV色心簇637.2 nm荧光到电信C波段1559.6-1565.2 nm可调波长的低噪声差频转换，外部/内部效率达3.0±0.1%/20.5±0.8%。
2025-02-20 physics.optics quant-ph
Two-way single-photon-level frequency conversion between 852nm and 1560nm for connecting cesium D2 line with the telecom C-band
采用相同的双极化掺氧化镁锂晶体（PPMgO：LN）实现了852 nm和1560 nm之间的双向单光子能级频率转换，用于连接铯D2线（852 nm）到电信C波段。利用1878 nm连续泵浦光与单光子周期信号光在50 mm长的PPMgO：LN晶体中的单程混合，获得了852 nm到1560 nm下转换（1560 nm到852 nm上转换）的转换效率约为1.7%（1.9%）。分析了强泵浦光诱导的噪声光子，包括自发拉曼散射（SRS）和自发参量下转换（SPDC）光子，以及级联非线性过程中产生的光子。在差频产生过程中，采用窄带滤光片和改变噪声光子的偏振态，显著提高了信噪比。随着PPMgO：LN光波导取代体晶体进一步提高转换效率，我们的研究为量子网络中的循环光子转换提供了基础。
2020-09-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spectral noise in quantum frequency down-conversion from the visible to the telecommunication C-band
本文详细研究了基于差频产生的可见光-电信光子频率转换器的噪声特性。该器件使用930 nm的强泵浦激光，在周期性极化的锂离子酸盐脊波导中将580 nm的光子转换为1541 nm。在泵浦功率为250 mW时，器件效率最高可达46%（内效率为67%）.详细研究了抽运激光器产生的噪声，记录了在电信和可见光区的噪声谱，并测量了噪声率的功率依赖性。电信中的噪声频谱非常宽，正如以前对类似DFG转换器的工作所预期的那样。然而，我们也观察到电信频谱中的几个狭窄的下降，在580 nm噪声频谱中出现相应的峰值。这些特点的解释和频率产生的电信噪声的波长由波导中的不同空间模式的相位匹配条件。建议的噪声模型是在良好的协议与所有的测量数据，包括功率依赖的噪声率，无论是在可见光和电信制度。这些结果适用于泵浦激光波长在输入和目标波长之间的DFG转换器。
2019-02-07 physics.optics quant-ph
High-Performance Quantum Frequency Conversion from Ultraviolet to Telecom Band
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）；School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院）；Jinan Institute of Quantum Technology（济南量子技术研究院）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子物理前沿卓越创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过优化制造工艺和噪声抑制策略，实现了紫外到电信波段的高性能量子频率转换，达到28.8%的外部效率和35次/秒的超低噪声。
2026-03-02 physics.optics quant-ph
Two-photon interference in the telecom C-band after frequency conversion of photons from remote quantum emitters
通过量子中继器进行的基于光纤的有效长距离量子通信依赖于电信波长的确定性单光子源，具有利用现有全球基础设施的潜力。为了提高量子网络的实验复杂性，远程非经典发射器在低损耗电信波段的双光子干涉（TPI）至关重要。关于不同发射器的TPI，已经进行了几个实验，例如，使用捕获的原子[Beugnon 2006]、离子[Maunz 2007]、NV中心[Bernien 2012，Sipahigil 2012]、SiV中心[Sipahigil 2014]、有机分子[Lettow 2010]和半导体量子点（QD）[Patel 2010，Flagg 2010，He 2013 b，Gold 2014，Giesz 2015，Gaza 2017，Reindl 2017，Zopf 2017];然而，频谱范围与非常理想的电信C波段相距甚远。在这里，我们报告了来自远程QD的下转换单光子之间在1550 nm处的TPI [Michler 2017 Book]，证明量子频率转换[Zask 2012，Ates 2012，Kambs 2016]是消除独立发射器之间频率差的精确和稳定机制。共振时，观察到（29 ± 3）%的TPI可见度，仅受单个QD的光谱扩散过程的限制[Robinson 2000，Kuhlmann 2015]。在两个或单独的信号路径中引入了高达2公里的额外光纤通道，对TPI可见性没有影响，证明光子波包失真可以忽…
2018-03-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
High-responsivity MoS$_2$ hot-electron telecom-band photodetector integrated with microring resonator
报道了一种基于金-钼$_2$结与氮化硅微谐振器（MRR）集成的高响应热电子光电探测器，用于探测电信波段的光。氮化硅MRR的倏逝场与Au-MoS $_2$肖特基结区的耦合增强了热电子注入效率。该器件在1516 nm波长处具有154.6 mA W-1的高响应率，在1500 nm-1630 nm波长范围内具有均匀的响应率。这种MRR增强的二硫化钼热电子光电探测器为集成光电系统提供了可能性。
2022-07-02 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
C-band single photons from a trapped ion via two-stage frequency conversion
基于光纤的量子网络需要电信波长的光子来连接长距离分离的量子比特。被捕获的离子是量子网络的主要候选者，具有高保真度的双量子比特门，长相干时间，以及容易发射与离子内部量子比特状态纠缠的光子的能力。然而，捕获的离子通常发射与电信光纤不兼容的波长的光子。在这里，我们展示了可见光光子的频率转换，从S-P偶极跃迁的被困的Ba+离子，到电信C波段发射。这些结果是实现长距离捕获离子量子互联网的重要一步。
2022-02-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Efficient bidirectional quantum frequency conversion between telecom and visible bands using programmable III-V nanophotonic waveguides
针对量子频率转换难以同时兼顾多性能指标的问题，本研究基于可编程InGaP纳米光子波导实现通信与可见光波段的双向QFC，以更低泵浦功率获得更高转换效率，支撑可扩展量子网络发展。
2025-11-18 physics.optics quant-ph
Cavity quantum electro-optics: Microwave-telecom conversion in the quantum ground state
光纤通信是我们现代信息社会的支柱，提供高带宽，低损耗，重量，尺寸和成本，以及抗电磁干扰。微波光子学将这些优点应用于电子传感和通信系统，但与非线性光学领域不同的是，迄今为止，电光器件需要经典调制场，其变化由电子或热噪声而不是量子波动主导。在这里，我们提出了一个腔电光收发器工作在毫开尔文环境中的模式占用低至0.025 $\pm$ 0.005噪声光子。我们的系统是基于一个锂的回音壁模式谐振器，谐振耦合到超导微波腔通过Pockels效应。在最高连续波泵浦功率为1.48 mW时，实现了X波段微波到C波段通信光的双向单边带转换，总转换效率为0.03%（内转换效率为0.7%），输出转换噪声为5.5个光子。10.7 MHz的高带宽与观察到的1.1个噪声光子s $^{-1}$的非常慢的加热速率相结合，使量子限制的脉冲微波-光学转换触手可及。所提出的设备是通用的，并与超导量子比特兼容，这可能为微波和光场之间的快速和确定性的纠缠分布，超导量子比特的光学介导的远程纠缠，以及新的多路复用低温电路控制和读出策略开辟了道路。
2020-05-26 physics.optics quant-ph
A fiber-integrated single photon source emitting at telecom wavelengths
本文提出了一种基于InAs/InP量子点和纳米梁的免对准光纤集成单光子源，通过绝热锥形耦合器实现高效耦合，获得1.5%亮度和86%纯度的电信波段单光子发射，为光纤量子电路提供了基础构建模块。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Microresonator Kerr frequency combs with high conversion efficiency
基于微谐振器的克尔频率梳（微梳）产生可能会彻底改变从电信到光学频率合成的各种应用。然而，锁相微梳通常具有限于几个百分比的低转换效率。在这里，我们报告的实验结果，实现约30%的转换效率（约200 mW的芯片上的梳功率不包括泵）在光纤通信波段与宽带锁模暗脉冲梳。本文给出了适用于任何锁相微梳态的效率的一般分析。泵浦的有效耦合条件以及局域时域结构的占空比在确定转换效率中起关键作用。我们观察到的高效率梳状状态是相关的应用，如光通信，需要高功率每梳线。
2016-10-13 physics.optics
Fabrication of low-loss III-V Bragg-reflection waveguides for parametric down-conversion
本研究通过改进布拉格反射波导的制备工艺（固定光束-移动平台光刻、低压低氯刻蚀、抗蚀剂回流），显著降低侧壁粗糙度与光学损耗，使光子对产生速率提升15倍，为量子密码提供高效光源。
2023-09-02 physics.app-ph physics.optics
Coherent frequency bridge between visible and telecommunications band of vortex light
在量子通信中，涡旋光子可以编码高维量子态，构建高维通信网络（HDCN）。连接不同波长的接口在HDCN中是重要的。我们在非线性块体晶体中通过差频转换构建了一个用于HDCN的相干轨道角动量（OAM）频率桥。当拓扑荷数为0、1和2时，在单谐振腔条件下，从可见光到红外的最大量子转换效率分别为36%、15%和7.8%.使用量子态层析术获得的拓扑电荷1的下转换红外OAM态的平均保真度为96.51%。我们还证明了OAM是保守的，在这个过程中，通过测量可见光和红外干涉图案。这种相干OAM频率下转换桥代表了两个以不同光谱操作的高维量子系统之间的接口的基础。
2017-09-26 physics.optics quant-ph
Bloch surface waves at the telecommunication wavelength with Lithium Niobate as top layer for integrated optics
基于锂酸盐（LN）的器件广泛用于集成光学和非线性光学。这种材料是坚固的，耐高温，这使得基于LN的设备表，但具有挑战性的制造。在这项工作中，我们报告的设计，制造和表征工程介电介质与薄膜锂钛酸盐（TFLN）的耦合和传播的电磁表面波在电信波长的顶部。所设计的一维光子晶体（1DPhC）在多层膜/空气界面处维持波长为1550 nm的布洛赫表面波，其传播距离为3 mm。工作波长和改进的BSW传播参数为探索BSW基器件的非线性特性开辟了道路。还可以预期，由于1DPhC的TFLN顶层的质量改善，这些新型器件将通过外部热/电刺激来修改BSW传播和耦合。
2018-06-28 physics.optics
Chip-integrated visible-telecom photon pair sources for quantum communication
光子对源是实现量子纠缠和量子通信的基本构件。硅光子学的最新研究已经证明了电信波段内光子对源的有希望的特性，包括亚毫瓦光泵浦功率、高光谱亮度和高光子纯度。然而，大多数适用于本地操作（如存储和计算）的量子系统支持可见光或短近红外波段的光学跃迁。与电信波长相比，在这种波长下二氧化硅中显著更高的光学衰减限制了这种本地节点之间可以发生的基于光纤的量子通信的长度尺度。通过光纤连接这种系统的一种方法是通过可以桥接可见光和电信波段的光子对源，但是还没有在集成平台中开发出应该产生具有高信噪比的窄带光子对的合适的源。在这里，我们首次展示了纳米光子可见电信光子对源，使用高品质因数氮化硅谐振器产生明亮的光子对，具有前所未有的重合-意外比（CAR）高达（3800 +/- 200）。我们进一步展示了微谐振器的色散工程，以使不同种类的被困原子/离子，缺陷中心和量子点连接到未来量子通信系统的电信频段。
2018-05-10 physics.optics quant-ph
Wavelength conversion of data at gigabit rates via nonlinear optics in an integrated micro-ring resonator
本文首次对集成环形谐振腔全光波长转换的系统代价进行了测量。在平均泵浦功率约为22 dBm的情况下，利用CMOS兼容的高折射率玻璃环形谐振腔实现了27.7nm波长范围内的2.5Gb/s波长转换，系统代价小于0.3dB。
2017-05-02 physics.app-ph physics.optics
Continuous-Wave Second-Harmonic Generation in Orientation-Patterned GaP Waveguides at Telecom Wavelengths
提出了一种在GaAs衬底上制备具有几乎完全平行畴界的取向图形化磷化镓（OP-GaP）的新工艺。利用磷化物和砷化物之间的化学选择性，OP-GaP被加工成悬置浅脊波导。电信波长的高效二次谐波产生在I型和II型偏振配置中实现。观察到的最高转换效率是\SI{200}{\percent\per\watt\per\centi\meter\squared}，在\SI{1}{\milli\meter}长的波导中具有\SI{2.67}{\nano\meter}的带宽。转换效率随波长的变化密切遵循平方基数正弦函数，与理论非常一致，证实了在波导的整个长度上极化周期的良好均匀性。
2022-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable frequency conversion in doped photonic crystal fiber pumped near degeneracy
本研究提出一种锗掺杂纤芯的光子晶体光纤，通过布拉格散射四波混频实现920nm附近纳米级频移（最高79.4%内转换效率），可互连不同InAs量子点，还能级联生成远电信波长频率梳，并实现弱经典信号到电信C波段的可调谐频率转换。
2024-07-12 physics.optics quant-ph
Design of diamond microcavities for single photon frequency down-conversion
我们提出了单片金刚石腔，可用于转换的颜色中心的Fock状态的单光子从发射波长到电信波段。我们提出了一个详细的理论描述的转换过程中，分析重要的实际问题，如非线性相移和频率失配。我们的分析预测可持续的功率要求（$ \lesssim 1~\mathrm{W}$）的芯片级非线性器件具有高转换效率。
2015-04-10 physics.optics
Low-loss integrated nanophotonic circuits with layered semiconductor materials
具有直接带隙的单层过渡金属二硫属化物是微电子学、纳米光子学和光电子学的新兴候选者。这些半导体材料转移到光子集成电路（PIC）上，使新型发光二极管、调制器和光电探测器成为可能，这些材料可以进行晶圆级制造。对于集成光子器件，PIC的光损耗是关键的。与硅相比，氮化硅（Si 3 N4）已成为一种低损耗集成平台，具有从紫外到中红外的宽透明窗口，并且在电信波段没有双光子吸收。此外，由于它的高克尔非线性和高功率处理能力，它适用于非线性集成光子学。Si 3 N4的这些特征本质上有利于纳米光子学和光电子学应用。在这里，我们报告了一个低损耗的集成平台，将单层二碲化钼（1 L-MoTe 2）与氮化硅光子微谐振器。我们表明，与1 L-MoTe 2，微谐振器品质因数超过300万，在电信O波段到E波段保持。我们进一步研究了由于1 L-MoTe 2的存在而引起的微谐振腔色散和谐振位移的变化，并外推了由1 L-MoTe 2在电信频带中引入的激子过渡区之外的光损耗。我们的工作为具有分层半导体的低损耗混合PIC迈出了关键一步，而无需使用异构晶圆键合。
2020-10-15 physics.app-ph physics.optics
Waveguide-integrated van der Waals heterostructure photodetector at telecom band with high speed and high responsivity
二维过渡金属二硫属化合物（transition metal dichalcogenides，TMDC）由于其强的光-物质相互作用和独特的材料特性，一直致力于开发新型光电子器件。特别是，具有高速和高响应性能的光电探测器对于大量的应用，例如在标准化电信波长下操作的高数据速率互连，具有极大的兴趣。然而，TMDC固有的小载流子迁移率成为高速应用的瓶颈。在这里，我们提出了高性能的垂直范德华异质结为基础的光电探测器集成在硅光子平台。我们的垂直MoTe 2/石墨烯异质结构设计最大限度地减少了TMDC中的载流子传输路径长度，并在-3伏的中等偏置电压下实现了至少24 GHz的创纪录测量带宽。应用更高的偏置或采用更薄的MoTe 2薄片可以将带宽提高到50 GHz。同时，得益于集成波导设计，我们的器件对1300 nm入射光的外部响应度达到0.2A/W。我们的研究揭示了性能的权衡和快速，高效的设备目前的设计准则。二维异质结和集成导波纳米光子学的结合为实现高性能光电子器件，如光电探测器、发光器件和电光调制器提供了一个有吸引力的平台。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Telecom-to-Visible Quantum Frequency Converter on a Silicon Nitride Chip
本文提出首个氮化硅芯片上的可见光-电信波段量子频率转换器，利用布拉格散射四波混频实现1260 nm到698 nm的单光子上转换，并通过噪声抑制实现5%转换效率，为CMOS兼容量子网络器件奠定基础。
2025-05-15 physics.optics quant-ph
Visible-telecom broadband optical isolator based on dynamic modulation in thin-film lithium niobate
本文提出一种基于薄膜铌酸锂动态驻波调制的超宽带集成光隔离器，在1550 nm处实现15 dB隔离比和低于0.5 dB插入损耗，并实验证明其可同时在可见光与电信波段工作，隔离带宽约100 nm。
2022-12-07 physics.optics
On-chip integrated light sources with MoS2/WSe2 moiré superlattices at telecom wavelengths
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本研究通过将MoS2/WSe2莫尔超晶格与非对称纳米梁腔集成，首次实现了工作在光纤通信O波段的片上波导集成光源，其亮度超过单层MoTe2层间激子，并展现出优异的光谱纯度与长期稳定性，为光子集成电路提供了新架构。
2025-04-04 physics.optics
Telecom-Integrated Photonic Memory Operating Near the Mechanical Ground State
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Xihua University（西华大学）；Southwest Institute of Technical Physics（西南技术物理研究所）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Ministry of Education, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学教育部量子物理与光量子信息重点实验室）；Institute of Electronics and Information Industry Technology of Kash（喀什电子信息产业技术研究所）
本文展示了一种基于光机械诱导透明、在机械基态附近运行的片上电信波段光子存储器，实现了少光子水平存储和按需检索，声子占据数低至0.32，为可扩展量子网络奠定基础。
2026-09-09 physics.optics quant-ph
Rack-integrated quantum dot-based source of single and entangled photons at telecom C-band
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Karlsruhe Institute（卡尔斯鲁厄学院）
研究在量子通信网络发展中，将基于半导体量子点的量子光源在优化机架装置中运行，实现电信C波段纠缠光子发射高符合率，光子传输率超50%，可集成到光纤基础设施，推动量子互联网可行性。
2026-07-24 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Multiple spatial and wavelength conversion operations based on a frequency-degenerated intermodal four-wave-mixing process in a graded-index 6-LP few mode fiber
我们报告的实验观察同时三倍的波长和空间转换过程中发生的通信波长在6-LP模式渐变折射率少模光纤。其物理机制是基于基模和高阶空间模之间发生的平行和相位匹配的频率简并模间四波混频（FD-IFWM）现象。更准确地说，单个高功率频率简并泵浦波与基模中的三个独立信号一起同时注入到1.8 km长的渐变折射率少模光纤的四个空间模式LP 01、LP 11、LP 02和LP 31中。通过三个平行的相位匹配FD-IFWM相互作用，这些初始信号，然后同时空间和频率从基本模式转换到特定的高阶模式。差分模式群延迟的影响也进行了研究，并表明，空间复用信号之间的走离显着限制了电信应用的转换过程的带宽。
2020-06-18 physics.optics
Efficient single sideband microwave to optical conversion using an electro-optical whispering gallery mode resonator
将传统的微波电路与光通信波段连接起来是现代通信的核心。未来的量子信息网络将需要相干的微波-光转换，以通过低损耗的光通信网络将电子量子处理器和存储器连接起来。利用工作在单微波光子水平的电光调制器可以实现高效的转换。在标准的电光调制方案中，这是不可能的，因为上变频和下变频的边带都必须存在。在这里，我们展示了真正的单边带上变频或下变频在三重谐振回音壁模式谐振器明确解决模式与不对称的自由光谱范围。与以前的实验相比，我们显示了三个数量级的提高电光转换效率达到0.1%的光子数转换为10 GHz的微波音在0.42mW的光泵浦功率。该方案与现有的超导3D电路量子电动力学技术完全兼容，可用于非经典状态转换和通信。我们的转换带宽大于1 MHz，并且基本上没有限制。
2016-01-27 physics.optics quant-ph
Telecom networking with a diamond quantum memory
利用双向量子频率转换，将金刚石硅空位中心单光子与电信O波段接口，经50公里光纤后映射至量子存储器，保真度87%，实现可扩展量子网络。
2023-07-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Dual-comb dispersion measurement in LiNbO3-on-insulator waveguides at telecom wavelengths
本文提出双梳光谱法测量电信波长下绝缘体上铌酸锂脊形波导的色散，绘制基模TE/TM群速度色散随顶部宽度变化，为光子集成器件表征提供新工具。
2023-12-28 physics.optics
Understanding photoluminescence in semiconductor Bragg-reflection waveguides: Towards an integrated, GHz-rate telecom photon pair source
与传统的非线性光学晶体（如BaB $_2$ O $_4$、KTiOPO $_4$或LiNbO $_3$）相比，光子对的半导体集成源可以在更接近材料带隙的泵浦波长下工作。这也是布拉格反射波导（BRW）的情况下，目标参数下变频（PDC）的电信C波段。AlGaAs合金的大非线性系数和光的强限制使得能够实现非常明亮的集成光子对源。然而，在某些情况下，大量的有害宽带光致发光已被观察到在BRW。我们表明，这主要是由于在核心附近的线性吸收和随后的辐射复合的电子空穴对在深杂质水平的半导体。对于PDC与BRW，我们得出结论，设备附近的S波段或短C波段的长波长端工作需要时间滤波短于1 ns。我们预测，将工作波长转移到L波段并对材料成分进行微小调整将使光致发光的量减少到可以忽略的值。这些措施使我们能够增加平均泵浦功率和/或重复率，这使得集成的光子对源与芯片上的多千兆赫对率可行。
2020-10-12 physics.optics quant-ph
A fiber-integrated quantum memory for telecom light
本文提出一种基于光纤布拉格光栅腔的电信波段量子存储器，通过量子频率转换实现单光子级脉冲的存储与按需读取，展示了最长1.75微秒的存储寿命和约12.7%的效率，为可扩展量子网络中的光子同步提供了可行方案。
2023-03-22 physics.optics quant-ph
Bismuth Ferrite Dielectric Nanoparticles Excited at Telecom Wavelengths as Multicolor Sources by Second, Third, and Fourth Harmonic Generation
我们证明了从一个单一的电介质铋铁氧体纳米粒子在1560 nm的电信光纤激光器激发的同时产生的第二，第三和第四谐波。我们首先表征与不同的非线性阶数的光谱，激发强度的依赖性，和相对信号强度的信号。Successfully，偏振分辨的三个谐波的发射曲线的基础上，我们讨论的磁化率张量分量在不同的订单的相互作用，我们展示了如何偏振可以被用来作为一个光学手柄来控制相对的频率转换性能。
2018-03-10 physics.optics
Synthetic five-wave mixing in an integrated microcavity for visible-telecom entanglement generation
非线性光学过程是光子学和量子光学的核心，因为它们在光源和信息处理中起着不可或缺的作用。在过去的几十年中，三波和四波混频（$χ^{(2)}$和$χ^{(3)}$）效应得到了广泛的研究，特别是在光子-光子相互作用强度大大增强的微/纳米结构中。由于介电材料的本征非线性极化率较弱，迄今为止，对$χ^{(3)}$以外的高阶非线性的研究很少，即使在高质量的微腔中也是如此。在这里，一个有效的五波混频过程（$χ^{(4)}$）是第一次合成，通过将$χ^{(2)}$和$χ^{(3)}$过程中的一个单一的微腔。合成的$χ^{(4)}$的相干性通过产生时间-能量纠缠的可见光-电信光子对来验证，该方法仅需要一个电信波段的驱动激光。从合成过程中的光子对产生率显示了增强因子超过$500$倍后，内在的五波混频。我们的工作展示了一种在介观尺度上通过光子结构工程而不是材料工程进行非线性合成的通用方法，从而为实现高阶光学非线性和探索新型功能光子器件开辟了新的途径。
2022-04-03 physics.optics quant-ph
Hybrid III-V Silicon Photonic Crystal Cavity Emitting at Telecom Wavelengths
光子晶体（PhC）腔由于其优良的品质（Q）因子和较小的模体积而成为硅光子集成电路的理想选择。在这里，我们展示了一个新的概念，一维混合III-V/Si PhC腔，利用标准的绝缘体上硅技术和有源III-V材料的组合。使用模板辅助的选择性外延，Si PhC晶格的中心部分被III-V增益材料局部地替换。III-V族材料被放置成与腔模场分布的最大值重叠，同时将PhC的主要部分保持在Si中。选择性外延工艺使得能够平行于衬底生长，并且因此能够与Si平面内集成，以及原位平面内同质和异质结。所制造的混合III-V/Si PhCs在室温下显示出从1.2 μm到1.6 μm的整个电信波段的发射，验证了器件概念及其在硅上完全集成光源的潜力。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Travelling-wave single-photon detectors integrated with diamond photonic circuits - operation at visible and telecom wavelengths with a timing jitter down to 23 ps
我们报道了集成多晶金刚石光子电路的行波超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的设计、制备和测量。我们分析了它们在1600 nm和765 nm附近的近红外波长范围内的性能。近红外探测对于与电信基础设施的兼容性是重要的，而在可见光波长范围内的操作对于与金刚石中的硅空位中心的发射线的兼容性是相关的，金刚石中的硅空位中心可以用作有效的单光子源。我们的探测器具有高临界电流（高达31 μA）和高效率（在765 nm时高达74%）、噪声等效功率（在765 nm时低至4.4*10^-19 W/（Hz^1/2））和定时抖动（低至23 ps）方面的高性能。
2016-03-07 cond-mat.supr-con 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
Bridging the Mid-Infrared-to-Telecom Gap with Silicon Nanophotonic Spectral Translation
硅纳米光子集成电路平台远远超出了电信波长光互连的传统应用，最近证明了其在2-8 μm范围内处理中红外（中IR）光信号的优点。中红外集成光学系统能够解决包括工业过程和环境监测、威胁检测、医疗诊断和自由空间通信在内的应用。快速的进展导致了各种硅元件的演示，这些元件是为中红外信号的片上处理而设计的，包括波导、垂直光栅耦合器、微腔和电光调制器。即便如此，芯片级系统持续发展的一个显著障碍是窄带隙半导体，如InSb和HgCdTe，传统上用于将中红外光子转换为电流。抑制暗电流噪声所需的低温或多级热电冷却（指数地取决于比率Eg/kT）可能限制用于中IR的小型、低功率和低成本集成光学系统的开发。然而，如果中IR光信号可以在光谱上转换为更短的波长，例如在近红外电信波段内，使用较宽带隙半导体（例如InGaAs或Ge）的光电检测器可用于消除过高的冷却要求。此外，电信波段探测器与中红外探测器相比，通常具有更高的探测率和更快的响应时间。在这里，我们解决这些挑战与硅集成的方法来光谱转换，通过采用有效的四波混频（FWM）和大的光学参量增益在硅纳米光子线。
2012-08-14 physics.ins-det physics.optics
Interfacing transitions of different alkali atoms and telecom bands using one narrowband photon pair source
量子信息技术强烈地依赖于光学光子与窄带量子系统（诸如量子点、色心和原子系统）的耦合。这种耦合需要将光波长和带宽与所需的系统相匹配，这对于大多数可用的量子光源来说是一个相当大的问题。在这里，我们展示了碱金属偶极跃迁与可调光子对源的耦合。我们的源是基于自发参量下转换在一个三倍频共振回音壁模式谐振器。为此，我们已经开发了新的波长调谐机制，它允许粗调谐到铯或铷的波长，随后连续微调到所需的过渡。作为源的功能的演示，我们进行了预示性的原子衰变的单光子测量。我们在控制自发下转换过程方面取得了重大进展，这使得我们明亮的单光子源现在与过多的窄带共振系统兼容。
2015-10-01 physics.optics quant-ph
Mode-resolved Photon Counting via Cascaded Quantum Frequency Conversion
用于操作和测量高维光子信号的资源对于实现基于qu $d$ it的应用是至关重要的。在这里，我们提出了潜在的高性能，芯片兼容的设备，用于这样的目的，利用量子频率转换在非线性光学介质。具体来说，通过使用和频产生在$χ^{(2)}$波导，我们展示了如何模式分辨光子计数可以实现对着多个时间模式的电信波段光子信号。该方法适用于任何具有任意色散特性的非线性介质。
2012-11-20 physics.optics quant-ph
Group-velocity symmetry in photonic crystal fibre for ultra-tunable quantum frequency conversion
单光子的低噪声频率转换是建立基于光纤的量子网络的关键工具。我们表明，一个单一的光子晶体光纤可以实现频率转换的布拉格散射四波混频的源光子从超宽的波长范围内通过工程对称的群速度分布。此外，我们讨论了如何泵调谐可以减轻现实的差异，在设备制造。这使得单个高度适应性的频率转换接口能够通过电信频段连接量子网络中的不同节点。
2021-05-18 physics.optics quant-ph
Microwave-to-optics conversion using a mechanical oscillator in its quantum groundstate
在微波和光域中的信号之间的转换对于经典电信以及将未来的超导量子计算机连接到全球量子网络都具有极大的兴趣。对于量子应用，转换必须是高效的，并且在最小的添加经典噪声的范围内操作。虽然使用机械换能器已经证明了有效的转换，但到目前为止，它们都在大量的热噪声背景下工作。在这里，我们克服了这一限制，并展示了GHz微波信号和光电信波段之间的相干转换，热背景小于一个声子。我们使用一个集成的，在芯片上的电光机械设备，耦合表面声波驱动的谐振微波信号的光学机械晶体具有2.7 GHz的机械模式。我们在其量子基态中初始化机械模式，这允许我们以最小的附加热噪声执行转换过程，同时保持光机械协同性>1，使得映射到机械谐振器中的微波光子被有效地上转换到光域。我们进一步验证了整个转导过程中微波信号的相干性的保存。
2020-05-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Resource-efficient frequency conversion for quantum networks via sequential four-wave mixing
报道了一种利用单泵浦激光器在光子晶体光纤中实现布拉格散射四波混频的高效频率转换方案。我们证明了在1092 nm的Sr+ P1/2 - D3/2发射波长和电信C波段之间的相干光的双向转换，上转换和下转换的转换效率分别为4.2%和37%。我们将讨论如何可行的计划，以满足时间，光谱和偏振稳定性的要求的混合光物质量子网络。
2020-08-11 physics.optics quant-ph
Breaking Lorentz reciprocity with frequency conversion and delay
基于频率变换和延迟的非对易性，提出了一种打破洛伦兹互易性的方法。该方法不需要磁性材料或谐振物理，允许可扩展和宽带非互易电路的设计。用这种方法，两种类型的回转器-线性，非互易电路的通用积木-构造。使用这些回转器中的一个，我们创建了一个环行器，在5 - 9 GHz频带内具有> 15 dB的隔离度。我们的设计可以很容易地扩展到具有合适的频率转换元件的任何平台，包括用于电信的半导体器件或用于量子信息处理的片上超导实现。
2017-11-06 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Millisecond optical coherence and strong collective coupling in an integrated telecom rare-earth photonic platform
Centre for Quantum Technologies（量子技术中心）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究将相干性优化的Er³⁺:CaWO₄晶体无粘合剂键合到电光可调薄膜铌酸锂微环谐振器，实现了电信波长下的强集体耦合、毫秒级相干性与原位光谱调谐，为可扩展电信量子网络提供了异质集成方案。
2026-08-11 physics.optics quant-ph
Linear and Nonlinear Characterization of broadband integrated Si-rich silicon nitride racetrack ring resonator for on-chip applications
本文表征了富硅氮化硅跑道型微环谐振器的线性和非线性特性，测得热光系数为3.28×10⁻⁵°C⁻¹，并发现其在电信波段无非线性损耗，适用于片上集成应用。
2022-09-25 physics.optics
