Efficient erbium-doped thin-film lithium niobate waveguide amplifiers
绝缘体上的锂氧化物（LNOI）是一种新兴的光子平台，在未来的光通信、非线性光学和微波光子学中具有巨大的应用前景。然而，在LNOI平台中仍然缺少一个重要的集成光子构建块，即有源波导放大器。在这里，我们报告了一种高效，紧凑的波导放大器的基础上掺铒LNOI波导，实现了一系列的掺铒晶体生长，离子切片和光刻波导制造。使用一个紧凑的5毫米长的波导，我们证明了片上的净增益> 5 dB的1530 nm的信号光与一个相对较低的泵浦功率为21 mW的980 nm。这种高效率的LNOI波导放大器将成为未来锂氧化物光子集成电路的重要基础元件。
2021-01-18 physics.app-ph physics.optics
On-chip erbium-doped lithium niobate microdisk lasers
采用紫外光曝光、电感耦合等离子体反应离子刻蚀和化学机械抛光工艺，批量制备了掺铒钛酸锂高Q微盘腔。在974 nm窄带激光泵浦下，在掺铒锂氧化物微盘腔中获得了1531.6 nm的受激发射，阈值可达400 μW，转换效率为3.1{ \times }10^{-4} %，为LNOI集成光源的研究奠定了基础。
2020-10-08 physics.app-ph physics.optics
Erbium-doped lithium niobate thin film waveguide amplifier with 16 dB internal net gain
绝缘体上掺铒的锂氧化物（Er：LNOI）已经引起了极大的兴趣，因为它提供增益并且使得能够在绝缘体上掺铒的锂氧化物（LNOI）平台上实现集成放大器和激光器。我们展示了一个高效的波导放大器的Er：LNOI。在1531.6 nm波长下，该放大器的信号增强能力为27.94 dB，内部净增益为16.0 dB（6.20 dB/cm），饱和功率为-8.84 dBm，功率转换效率为4.59 dB/mW，噪声系数为4.49 dB。此外，还对泵浦波长、泵浦方式、输出功率和噪声系数等进行了深入的研究，为这种新型的波导放大器提供了全面的了解。这一工作将有助于开发一个强大的增益平台，并为在LNOI平台上实现完全集成的光子系统铺平道路。
2021-08-20 physics.app-ph physics.optics
Acousto-optic modulation in lithium niobate on sapphire
我们展示了声光相位调制器在X切的蓝宝石锂晶体薄膜，详细的压电和光机械耦合系数的晶体取向的依赖关系。这种新的平台支持高度限制，强压电机械波没有悬浮，使其成为一个有前途的候选人，宽带和高效的集成声光器件，电路和系统。
2020-05-02 physics.app-ph physics.optics
Compact Ultra-low Loss Optical True Delay Line on Thin Film Lithium Niobate
本研究利用PLACE技术制备了8米长薄膜铌酸锂光学真延迟线，在电信波段实现0.036 dB/cm的超低传输损耗。
2025-01-21 physics.app-ph physics.optics
Surface acoustic microwave photonic filters on etchless lithium niobate integrated platform
绝缘体上的钛酸锂材料由于具有超低损耗的波导和高效的光调制能力而成为集成微波光子学的一个很有前途的平台。微波滤波器的芯片级集成对于5G/6 G无线通信中的信号处理至关重要。本文利用连续介质中的束缚态原理，在无刻蚀的钛酸锂集成平台上实现了低损耗波导，并在其上实现了高性能的微波光子滤波器。这些微波光子滤波器包括一个高品质的光子微腔调制的压电激励表面声波。声学时间延迟从21到106 ns和带宽窄至0.89 MHz的通带中实现了在千兆赫频率下工作的制造的滤波器。我们的演示可能会在锂酸盐集成平台上开辟新的应用，例如光通信，信号处理和光束控制。
2022-09-16 physics.app-ph physics.optics
High Modulation Efficiency and Large Bandwidth Thin-Film Lithium Niobate Modulator for Visible Light
我们实验证明了一个可见光调制器在532 nm的锂离子薄膜。波导的传播损耗为2.2 dB/mm，而光纤接口光栅的耦合损耗为5 dB。我们演示的调制器代表了1.1 V*cm的低电压长度积和超过30 GHz的大带宽。
2022-02-27 physics.app-ph physics.optics
High-index-contrast single-mode optical waveguides fabricated on lithium niobate by photolithography assisted chemo-mechanical etching (PLACE)
我们报道了在绝缘体上包覆一层SiO2的锂氧化物（LNOI）上制作低损耗单模波导。我们的技术，被称为光刻辅助化学机械蚀刻（PLACE），依赖于图案化的铬膜的掩模形状的飞秒激光微加工和随后的化学机械蚀刻的锂钛酸薄膜。高折射率对比度单模波导的测量具有0.13 dB/cm的传播损耗。此外，为了提高耦合效率，制作了波导锥。
2020-05-03 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of a multifunctional photonic integrated chip on lithium niobate on insulator using femtosecond laser assisted chemo-mechanical polish
报道了利用飞秒激光辅助化学机械抛光技术在绝缘层上的钛酸锂（LNOI）上制备多功能光子集成芯片。我们通过重新配置与多功能光子电路集成的微电极阵列，在所制造的芯片上展示了高消光比的分束镜、1 * 6光开关和平衡的3 * 3干涉仪。
2019-07-08 physics.app-ph physics.optics
Reliable micro-transfer printing method for heterogeneous integration of lithium niobate and semiconductor thin films
针对薄膜铌酸锂微转印中大面积悬空导致良率低的问题，提出新型源制备方法，实现可靠转印，并验证其适用于磷化镓和硅。
2023-04-26 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of high quality factor lithium niobate double-disk using a femtosecond laser
利用飞秒激光辅助离子束铣削技术制备了高品质因数的双盘回音壁微腔。使用这种方法，两个垂直堆叠的30微米直径的磁盘与200 nm的间隙制造。使用我们的器件，光学品质因数高达1.2* 10 ^5。我们的方法是可扩展的，在一个芯片上制造多个磁盘。
2017-10-20 physics.app-ph physics.optics
Efficient light coupling between an ultra-low loss lithium niobate waveguide and an adiabatically tapered single mode optical fiber
由于高折射率对比度提供的小弯曲半径，绝缘体脊形波导上的钛酸锂允许构造高密度光子集成电路。同时，光纤和单模锂酸盐波导之间的显著模场失配导致低耦合效率。在这里，我们证明，数值和实验，这个问题可以解决一个锥形单模光纤的优化模式场分布。数值模拟结果表明，TE模和TM模的最小耦合损耗分别为0.32 dB和0.86 dB。在实验上，虽然没有减反射涂层，测量的TE和TM模式的耦合损耗分别为1.32 dB和1.88 dB。我们的技术为广泛的片上锂酸盐应用铺平了道路。
2020-02-21 physics.app-ph physics.optics
Wafer-scale low-loss lithium niobate photonic integrated circuits
薄膜铌酸锂（LN）光子集成电路（PIC）可以在电光和非线性光学器件中实现超高性能。迄今为止，实现仅限于芯片级概念验证。在这里，我们展示了单片LN PIC制作在4英寸和6英寸的晶圆深紫外光刻和显示平滑和均匀的蚀刻，实现0.27 dB/cm的光传播损耗的晶圆级。我们的研究结果表明，LN PIC从根本上是可扩展的，可以是高度成本效益。
2020-07-03 physics.app-ph physics.optics
Lithium niobate-enhanced laser photoacoustic spectroscopy
本研究首次提出基于铌酸锂晶体的光声光谱技术，通过设计新型双悬臂音叉结构与电极，实现了乙炔的高灵敏度检测，1秒积分时间下检测限达约9 ppb。
2023-12-02 physics.app-ph physics.optics
High-Q Lithium Niobate Microcavities and Their Applications
铌酸锂（LN）是一种优良的非线性光学和电光材料，在经典非线性光学、光纤通信和量子光子学中有着广泛的应用。在这里，我们回顾了最近的发展，薄膜LN技术，使LN光子器件和微腔的小型化与小品质因数。我们讨论了LN器件的设计原理，利用最大的非线性系数，各种设备的制造方法和由此产生的设备性能，以及LN微腔的当前和潜在的应用。
2020-11-16 physics.app-ph physics.optics
High-precision measurement of a propagation loss of single-mode optical waveguides on lithium niobate on insulator
我们展示了通过光学图案化结合化学机械抛光在绝缘体上的钛酸锂（LNOI）上制作单模光波导。所制造的LNOI波导具有约2.5微米（半峰全宽）的模场尺寸的几乎对称的模分布。我们开发了一种高精度的测量方法，通过该方法，单模波导的特征在于具有~0.042 dB/cm的传播损耗。
2019-06-08 physics.app-ph physics.optics
Reduced Material Loss in Thin-film Lithium Niobate Waveguides
本文评估了薄膜铌酸锂光子平台的材料限制品质因子，证明其在通信波长下可达Q≈1.8×10^8，对应传播损耗仅0.2 dB/m，为下一代高性能经典与量子器件奠定基础。
2022-03-31 physics.app-ph physics.optics
Spatio-temporal isolator in lithium niobate on insulator
本文在薄膜绝缘体上铌酸锂波导平台上，利用级联行波相位调制器与环形谐振器实现时空调制光隔离器，实验获得27 dB隔离度，适用于与III-V族激光器和掺铒增益部分集成。
2022-11-17 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
Lithium niobate microring with ultra-high Q factor above 10^8
我们证明了超高Q值的微波谐振器接近本征材料的吸收限制锂的绝缘体上的钛酸盐。微环是在未经离子切割和离子刻蚀的纯锂（LN）薄膜晶片上通过化学机械刻蚀而制备的。由于微环的超光滑界面和不存在离子诱导的晶格损伤，在1550 nm波长处实现了高达10次8次方的创纪录高Q因子，表明波导传播损耗约为0.28 dB/m。超高Q值微环将为集成量子光源、频率梳产生和非线性光学过程的研究铺平道路。
2021-06-28 physics.app-ph physics.optics
On-chip Erbium-doped lithium niobate microcavity laser
由于其优异的光子、光声、电光和压电特性，绝缘体上钛酸锂（LNOI）晶片的商业化已经引发了重要的片上光子集成应用。近年来，各种基于LNOI的高性能片上光学器件已经实现。研制了掺铒1 mol %LN晶体及其LNOI晶片，并制作了高质量的掺铒LNOI微盘（$ \sim $ 1.05 $\times 10^{^5}$）。在974 nm和1460 nm泵浦下，高Q值掺铒LNOI微盘分别获得了$ \sim $ 1530 nm和$ \sim $ 1560 nm的C波段激光输出，其中1460 nm具有较好的热稳定性。该微激光器将在锂酸盐平台的光子集成电路中发挥重要作用。
2020-09-27 physics.app-ph physics.optics
Micro-transfer-printed Thin film lithium niobate (TFLN)-on-Silicon Ring Modulator
针对薄膜铌酸锂调制器CMOS兼容性差、集成难度高的问题，研究采用微转印“拾取-放置”技术将其与硅生态结合，首次研制出微转印TFLN-硅基环形调制器，性能优异，为高密度异质集成提供了可行路径。
2023-11-26 physics.app-ph physics.optics
A Polarization-insensitive and High-speed Electro-optic Switch Based on a Hybrid Silicon and Lithium Niobate Platform
我们提出并展示了一种偏振不敏感和高速光开关单元的硅和锂的混合集成平台的基础上。所提出的器件具有亚纳秒开关时间，4.97 V的低驱动电压，和低功耗，由于静电操作。测得的偏振相关损耗低于0.8 dB。所展示的光开关可以作为偏振不敏感和高速光矩阵开关的构建模块。
2019-05-07 physics.app-ph physics.optics
A high-gain cladded waveguide amplifier on erbium doped thin-film lithium niobate fabricated using photolithography assisted chemo-mechanical etching
掺铒集成波导放大器和激光器在功耗、占用空间、稳定性和可扩展性方面优于体材料中的对应物，支撑着光波通信和大规模传感。受到高度限制的模式和适度的传播损耗，增益和功率缩放在这样的集成微纳米器件证明是更具挑战性的相比，他们的散装同行。在高增益/高功率双包层光纤的成功应用的激励下，采用光刻辅助化学机械腐蚀（PLACE）技术，在绝缘体上薄膜掺铒锂（LN）基片上制作了Ta 2 O 5包层的LN波导放大器。在~980 nm半导体激光泵浦下，10 cm长的LNOI放大器在1532 nm信号波长处获得了大于20 dB的小信号内部净增益。实验结果表明，与空气包层放大器相比，Ta_2O_5包层放大器具有更高的光增益，这一点可以通过LNOI放大器的理论模型（包括导模结构和铒离子的稳态响应）得到进一步解释。
2021-11-10 physics.app-ph physics.optics
Scalable Lithium Niobate Nanoimprinting for Nonlinear Metalenses
提出基于纳米压印光刻的自下而上制备多晶铌酸锂纳米结构的方法，结合高非线性材料实现了首个铌酸锂超透镜，将非线性信号强度提高34倍。
2024-09-24 physics.app-ph physics.optics
Ultralow-threshold thin-film lithium niobate optical parametric oscillator
具有强$χ^{(2)}$光学非线性的材料，特别是锂酸盐，在构建光学参量振荡器（OPO）中起着关键作用。然而，低损耗$χ^{(2)}$材料的芯片级集成仍然具有挑战性，并且限制了片上$χ^{(2)}$ OPO的阈值功率。本文报道了第一个采用准相位匹配的高质量微波谐振器的片上锂酸盐光参量振荡器，其阈值功率（$\sim$ 30 $μ$ W）比以前的$χ^{(2)}$集成光子学平台低400倍。在泵浦功率为93 $μ$ W时，获得了11%的片上功率转换效率。OPO波长调谐是通过改变泵浦频率和芯片温度来实现的。薄膜锂氧化物OPO是迄今为止所有片上OPO中功率阈值最低的，具有转换效率高、准相位匹配灵活、器件可扩展等优点，为基于芯片的可调谐经典和量子光源提供了新的机会，为实现光子神经网络提供了一个潜在的平台。
2021-01-12 physics.app-ph physics.optics
An on-chip tunable micro-disk laser fabricated on Er3+ doped lithium niobate on insulator (LNOI)
本文报道了一种C波段波长可调谐的微激光器，它采用掺Er ~（3+）的高质量（~ 1.02 × 10^6）掺铒锂微盘谐振腔。在976 nm连续泵浦下，室温下泵浦阈值功率低至250 μW时，可观察到激光振荡现象。此外，通过改变泵浦功率，可以实现对激光波长的调谐，在低泵浦功率13 mW以下时，调谐效率为-17.03 pm/mW，在高泵浦功率13 mW以上时，调谐效率为10.58 pm/mW。
2020-09-18 physics.app-ph physics.optics
Tunable transmissive metasurface based on thin-film lithium niobate
本研究提出一种基于薄膜铌酸锂和透明导电氧化物超光栅的可调谐透射式超表面，通过电光调谐实现近红外导模共振位移和调制，适用于紧凑型空间光调制器。
2024-11-07 physics.app-ph physics.optics
Versatile Lithium Niobate Platform for Photoacoustic/Thermoelastic Gas Sensing and Photodetection
本文提出一种单芯片集成的铌酸锂多功能平台（LN-MFP），利用其压电与热弹性特性实现可见光至长波红外波段的高灵敏度光声/热弹性气体传感与光电探测，紧凑封装降低了系统复杂度与尺寸，适用于便携式环境与诊断传感。
2025-05-30 physics.app-ph physics.optics
Efficient Electro-optical Tuning of Optical Frequency Microcomb on a Monolithically Integrated High-Q Lithium Niobate Microdisk
我们展示了一个单片集成的锂酸盐微盘（LN）光频微梳的有效调谐。利用高光学质量（Q）因子（即，Q~7.1*10^6），在低至20.4 mW的泵浦功率下，微梳的光谱带宽跨越~200 nm。结合LN的大电光系数和微电极几何形状的优化设计，我们展示了光谱范围为400 pm和调谐效率为~38 pm/100 V的梳的电光调谐。
2019-09-01 physics.app-ph physics.optics
Breaking voltage-bandwidth limits in integrated lithium niobate modulators using micro-structured electrodes
低电压、大带宽的电光调制器在模拟和数字通信中起着至关重要的作用。近来，薄膜锂酸盐调制器通过降低所需的调制电压同时保持高带宽而实现了显著的性能改进。然而，这种调制器中减小的电极间隙导致显著更高的微波损耗，这限制了高频下的电光性能。在这里，我们克服了这一限制，并实现了1.3 V的低RF半波电压的创纪录组合，同时保持电光响应与1.8 dB滚降在50 GHz。该演示代表了电压带宽限制的显著改善，这与从传统体向薄膜锂酸盐调制器切换时所实现的电压带宽限制相当。利用低损耗电极的几何形状，我们表明，可以启用的子伏调制器与$>$ 100 GHz的带宽。
2020-11-26 physics.app-ph physics.optics
Investigation of nanophotonic lithium niobate waveguides for on-chip evanescent wave sensing
本研究比较了薄膜铌酸锂脊形波导中TE和TM模式的倏逝波传感性能，发现TE模式因较低的传播损耗更适合传感，为片上铌酸锂传感器设计提供了指导。
2024-05-15 physics.app-ph physics.optics
High-efficiency electro-optic modulator on thin-film lithium niobate with high-permittivity cladding
本文提出在薄膜铌酸锂调制器中引入高介电常数包层以增强电场与光场重叠，实现了1.41 V·cm半波电压-长度乘积、0.5 dB附加损耗和超过40 GHz带宽，为迄今宽带铌酸锂调制器最高调制效率。
2023-04-14 physics.app-ph physics.optics
Monolithically integrated waveguide-coupled single-frequency microlaser on erbium-doped thin film lithium niobate
采用光刻辅助化学机械腐蚀（PLACE）技术，在掺铒薄膜钛酸锂（Er：TFLN）上实现了单片波导耦合微腔激光器。我们展示了一个集成的单频微波激光器工作在1531 nm波长附近。PLACE技术使集成Er：TFLN光子学具有低传播损耗，因此可以用于实现单片芯片微激光器的低成本大规模生产，其应用范围从光通信和光子集成电路（PIC）到精密计量和大规模传感。
2022-01-28 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast tunable lasers using lithium niobate integrated photonics
薄膜LNOI处理的最新进展已经实现了低损耗光子集成电路，具有改进的半波电压的调制器，电光频率梳和新型片上电光器件，应用范围从5G电信和微波光子到微波-光量子接口。锂酸盐集成光子电路同样可以成为集成窄线宽频率捷变激光器的基础。抛光的锂离子晶体谐振器的开创性工作导致了电调谐窄线宽激光器的发展。在这里，我们报告的低噪声频率捷变激光器的基础上，锂钛酸盐集成光子学，并证明其用于相干激光测距。这是通过超低损耗氮化硅光子电路与薄膜锂离子电池的异质集成通过直接晶片键合实现的。该平台具有8.5 dB/m的低传播损耗，通过自注入锁定到III-V半导体激光器二极管，实现窄线宽激光发射（固有线宽为3 kHz）。谐振腔的混合模式允许电光激光频率调谐在12 PHz/s的速度与高线性度，低滞后，同时保持窄线宽。使用这种混合集成激光器，我们进行了概念验证FMCW激光雷达测距实验，分辨率为15厘米。通过充分利用锂的高电光系数，进一步改进光子集成电路设计，这些器件可以在CMOS兼容电压下工作，或实现毫米级距离分辨率。将低损耗的氮化硅集成光子器件与锂离子酸盐结合，提供了一个具有宽透明窗口的平台，可用于实现从可见光到中红外的超快可调谐激光器，应用范围从OCT和LiDAR到环境传感。
2022-08-11 physics.app-ph physics.optics
Inverse-designed broadband low-loss grating coupler on thick lithium-niobate-on-insulator platform
本文利用逆向设计方法在700纳米厚Z切绝缘体上铌酸锂平台实现了高耦合效率、大带宽和高制造容差的光栅耦合器，实验测得峰值耦合效率-3.8 dB、1-dB带宽71.7纳米、3-dB带宽超过120纳米。
2023-09-22 physics.app-ph physics.optics
High-production-rate fabrication of low-loss lithium niobate electro-optic modulators using photolithography assisted chemo-mechanical etching (PLACE)
宽带宽、低插入损耗、低成本和高生产率的集成薄膜锂酸盐（LN）电光（EO）调制器是当代互连工业和破坏性应用中的基本要素。在这里，我们展示了一个高性能的薄膜LN电光调制器的设计和制造使用光刻辅助化学机械蚀刻（PLACE）技术。我们的器件具有超过50 GHz的3 dB带宽，以及相当低的半波电压长度积2.16 Vcm。我们获得了2.6 dB的光纤到光纤的插入损耗。
2022-01-26 physics.app-ph physics.optics
Electrically-pumped high-power laser transmitter integrated on thin-film lithium niobate
集成薄膜锂酸盐（TFLN）光子学已成为实现高性能芯片级光学系统的一个有前途的平台。特别重要的是TFLN电光调制器具有高线性度，低驱动电压和低传播损耗。然而，全集成系统要求在TFLN芯片上集成高功率、低噪声、窄线宽的激光器。在这里，我们实现了这一目标，并展示了TFLN平台上的集成高功率激光器，波导中的光功率高达60 mW。我们使用这个平台来实现一个高功率的发射机组成的电泵浦激光器与50 GHz的调制器集成。
2021-11-25 physics.app-ph physics.optics
On-chip integrated waveguide amplifiers on Erbium-doped thin film lithium niobate on insulator
利用光刻辅助化学机械刻蚀（PLACE）技术在掺铒薄膜锂氧化物（TFLNOI）上制作了集成光波导，实现了片上光放大。对于3.6 cm的波导长度，在1530 nm的峰值发射波长处测得小信号增益区的最大内部净增益为18 dB，表明每单位长度的差分增益为5 dB/cm。这项工作为在TFLNOI平台上单片集成各种有源和无源光子器件铺平了道路。
2021-01-04 physics.app-ph physics.optics
Incorporation of erbium ions into thin-film lithium niobate integrated photonics
锂离子薄膜材料作为一种具有良好线性和非线性光学性能的活性材料，在集成光子学领域显示出了巨大的潜力。与稀土离子的集成，这是量子存储器和传感器的有前途的候选人，将丰富该系统在量子信息处理的新应用。在这里，我们研究了1.5微米波长的稀土离子（$^{3+}$）注入薄膜锂离子波导和微环谐振器的光学特性。后退火后的光学品质因数接近一百万，表明离子注入损伤可以成功修复。的过渡线宽和荧光寿命的铒离子的特点，揭示的价值相媲美的散装掺杂晶体。通过Purcell增强荧光观察到离子-腔耦合，从中提取约3.8的Purcell因子。该平台与自上而下的光刻工艺兼容，并为控制光子电路中的自旋光子界面提供了一条可扩展的路径。
2019-12-16 physics.app-ph physics.optics
Thin-Film Lithium Niobate based Dual-Polarization IQ modulator for Single-Carrier 1.6 Tb/s Transmission
本研究研制出基于硅衬底薄膜铌酸锂平台的单片集成双偏振IQ调制器，测得其与保偏光纤耦合后的插入损耗为12 dB，并通过实验实现了单载波1.6 Tb/s的净比特率传输。
2022-04-21 physics.app-ph physics.optics
Efficient self-imaging grating couplers on a Lithium-Niobate-On-Insulator platform at near-visible and telecom wavelengths
铌酸锂绝缘体（LNOI）已成为集成光子学领域一个有前途的平台。非线性光学过程和快速电光调制在超低损耗波导中具有突出的性能。为了利用LNOI技术提供的优势，需要在不同波长范围内工作的合适的光纤到芯片互连。在这里，我们提出了易于制造的自成像变迹光栅耦合器，其特征在于TE 0模式的耦合效率在$λ$ =1550 nm处高达$\simeq 47.1\%$，在$λ$ =775 nm处高达$\simeq 44.9\%$。我们的方法避免了使用任何金属背反射器来改善方向性或使用多层结构来增强光栅强度。
2021-04-16 physics.app-ph physics.optics
Second-harmonic generation with a 440,000% W-1 conversion efficiency in a lithium niobate microcavity without periodic poling
该研究在反极化双层X切薄膜铌酸锂上制备本征品质因子超9.4×10^5的滑轮波导耦合微环谐振器，无需周期性极化即可实现媲美PPLN微腔的440000% W⁻¹二次谐波转换效率，降低了高效非线性频率转换对难制备的PPLN微腔的依赖。
2023-12-12 physics.app-ph physics.optics
Fabrication of low-loss lithium niobate on insulator waveguides on the wafer scale
本研究采用化学放大抗蚀剂与优化干法刻蚀法，制备出无残留、损耗约2 dB/m的晶圆级单模低损耗绝缘体上铌酸锂波导，该方法利于大规模生产，可推动集成光子学与光通信技术发展。
2024-07-12 physics.app-ph physics.optics
Integrated microwave acousto-optic frequency shifter on thin-film lithium niobate
提供光束偏转和光频移的电驱动声光器件具有从脉冲合成到外差检测的广泛应用。商业上可获得的声光调制器基于块体材料并且消耗瓦特的射频功率。在这里，我们展示了一个集成的3-GHz声光移频器的薄膜锂钛酸盐，具有超过30分贝的载波抑制。此外，我们展示了千兆赫兹间隔的光学频率梳具有超过200线在0.6太赫兹的光学带宽通过再循环的光在一个积极的频移环。我们的集成声光平台引领了片上光路由、隔离和微波信号处理的发展。
2020-05-07 physics.app-ph physics.optics
Stable and compact RF-to-optical link using lithium niobate on insulator waveguides
由于光学频率梳能够通过称为自参考的过程将射频与光学频率连接起来，因此它已成为计量及其他领域中非常强大的工具。典型的自参考是在两个步骤中完成的：产生一个倍频程跨越超连续谱和倍频的一部分，该频谱。传统上，这两个步骤由两个单独的光学部件执行。随着光子集成电路的出现，这两个步骤的结合已经在单个小的单片芯片中成为可能。一种非常适合于片上自参考的光子集成电路平台是绝缘体上的锂氧化物-一种以高二阶和三阶非线性为特征的平台。在这里，我们表明，在绝缘体波导上的锂钛酸盐与硅光电二极管相结合的结果在一个非常紧凑和直接的低噪声路径锁定模式激光器的自参考。使用数字伺服电子，所产生的频率梳是完全稳定的。其高度稳定性通过独立的环外测量进行验证，并量化为6.8 mHz。此外，我们表明，在锂离子波导内产生的光谱在许多小时内保持稳定。
2021-10-15 physics.app-ph physics.optics
Enhanced electro-optic modulation in resonant metasurfaces of lithium niobate
在显示技术或数据处理中，需要适合于平板光子器件的平面和亚波长自由空间组件。在数百纳米内成形光学波前的超表面可以为薄且便携的光子器件提供解决方案，例如作为CMOS兼容模块。虽然传统的电光调制器不方便在自由空间配置中操作，但其原理可以在很大程度上应用于有源超颖表面的开发，其调制速度有望达到GHz区域。在这里，我们使用这个概念来实现快速和连续的光调制在低电压和MHz的速度与锂的超颖表面调谐的线性电光效应。此外，我们利用在可见光中的共振，以提高两个数量级的调制的透射光，即由一个因素的80，相比，非结构化基板。这项概念验证工作是将锂酸盐超颖表面用于自由空间调制的第一个重要步骤。
2021-07-21 physics.app-ph physics.optics
Integrated O- and C-band Silicon-Lithium Niobate Mach-Zehnder Modulators with 100 GHz Bandwidth, Low Voltage, and Low Loss
宽带集成薄膜锂酸盐（TFLN）电光调制器（EOM）在O波段（1310 nm）和C波段（1550 nm）的光通信和信号处理中是理想的。为了满足这些需求，我们设计和演示马赫-曾德（MZ）EOM设备在一个混合平台的基础上TFLN绑定到铸造制造的硅光子波导。使用一个单一的硅光刻步骤和一个单一的键合步骤，我们实现了MZ EOM器件，覆盖在同一芯片上的两个波长范围。EOM器件实现100 GHz EO带宽（以1 GHz为基准）和约2 - 3 V $.$ cm品质因数（$V_πL$），在O波段和C波段均具有低片上光损耗。
2023-01-25 physics.app-ph physics.optics
Ultra-high-speed high-resolution laser lithography for lithium niobate integrated photonics
光刻辅助化学机械蚀刻（PLACE）是一种专门开发用于在薄膜锂酸盐（TFLN）上制造高质量大规模光子集成电路（PIC）的技术，其使得能够制造从高质量（高Q）微谐振器和低损耗波导到电光（EO）可调谐激光器和波导放大器的一系列PIC构建块。针对PIC器件和系统的高产量制造，我们已经开发了一种超高速高分辨率激光光刻制造系统，采用高重复频率飞秒激光和高速多边形激光扫描仪，通过该光刻制造系统，在200 nm的空间分辨率下，光刻制造效率为4.8 cm 2/h。我们展示了基于TFLN的光子结构，光学相位掩模以及彩色印刷的晶圆级制造
2023-03-01 physics.app-ph physics.optics
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
Low-loss waveguides on Y-cut thin film lithium niobate: towards acousto-optic applications
研究了Y切Li_2O_3/绝缘体基片中光子波导的传播损耗与埋氧层厚度的关系，以确定声-光器件中光损耗与机电耦合之间的折衷关系。模拟结果表明，较厚的氧化层降低了波导损耗，但降低了声表面波器件的机电耦合系数。利用氩等离子体刻蚀技术制作了不同长度的跑道形光腔，实验提取了波导损耗。当氧化层厚度从1 μm增加到2 μm时，2 μm（1 μm）宽波导的传输损耗从1.85 dB/cm（3 dB/cm）降低到0.37 dB/cm（0.77 dB/cm），谐振腔的品质因数大于100万。大约1.5 μm的氧化物厚度足以显著降低由于泄漏到衬底中而引起的传播损耗，同时在声学器件中获得良好的机电耦合。这项工作不仅提供了关于在锂氧化物中设计和实现低损耗光子波导的见解，而且最重要的是提供了关于氧化物厚度如何直接影响损耗的实验证据，并指导其选择用于在绝缘体上Y切割锂氧化物中合成高性能声光器件。
2019-03-07 physics.app-ph physics.optics
Design of nanobeam photonic crystal resonators for a silicon-on-lithium-niobate platform
我们设计了一个硅/铌酸锂混合材料系统的光子晶体谐振器。利用硅和锂酸盐之间的折射率对比，可以在键合在锂酸盐顶部上的硅薄膜中引导和限制光子共振。在光波长标度模体积下，可实现大于$10^6$的品质因数。我们表明，在这样的系统上图案化电极可以产生0.6 GHz/V（4 pm/V）的电光耦合率。
2016-04-19 physics.optics
On-chip coherent beam combination of waveguide amplifiers on Er$^{3+}$-doped thin film lithium niobate
该研究在Er: TFLN平台上利用电光调制器实现两个波导放大器的片上相干光束合成，获得12.9 mW输出功率，超过此前同类单波导放大器。
2023-08-17 physics.optics
Lithium Niobate Metasurfaces
锂离子电池是一种多功能材料，被认为是最有前途的多用途光学元件和光子电路的平台之一。针对微型光学元件和系统，锂离子酸盐微结构已被证明具有几微米到几百微米的特征尺寸，如波导、光子晶体、微腔和调制器等。本文提出了在晶体锂离子酸盐薄膜上制备亚波长纳米光栅超颖表面，其具有进一步缩小具有新光学功能的光子器件的覆盖区的可能性。由于孤立脊共振之间的集体晶格相互作用，观察到不同的透射光谱共振，这可以通过改变结构参数进行调谐。此外，我们的超颖表面能够显示出由于结构共振和在可见光谱范围内的锂的固有高透明度而产生的高效透射结构色。我们的研究结果将为基于锂离子的新型超紧凑光子器件的研究铺平道路。
2018-10-29 physics.optics
