Compact low-half-wave-voltage thin film lithium niobate electro-optic phase modulator fabricated by photolithography assisted chemo-mechanical etching
本文提出一种基于PLACE技术制备的紧凑型双臂TFLN电光相位调制器,通过完全利用微波电场实现约3 V低半波电压和2.8 dB低插损,并演示了产生29个边带信号的光频梳应用能力。
2024-06-13 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
An electro-optically tunable microring laser monolithically integrated on lithium niobate on insulator
我们展示了一个电光(EO)可调谐的微型激光器的单片集成在绝缘体上的锂氧化物(LNOI)平台。该器件采用光刻辅助化学机械刻蚀(PLACE)方法制作,泵浦激光器通过安装在掺铒铌酸锂微晶体上的非掺杂铌酸锂波导与掺铒铌酸锂微晶体激光器倏逝耦合。在1542 nm波长处测得LN微腔的品质因数高达1.54 × 10 ~ 5。使用980 nm连续波泵浦激光器,在低于3.5 mW的泵浦功率阈值下可以观察到激光作用。最后,通过改变微电极上的电压实现了激光波长的调谐,所述微电极制造在微波导附近,示出了0.33 pm/V的EO系数。
2021-03-15 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
Low-loss thin-film periodically poled lithium niobate waveguides fabricated by femtosecond laser photolithography
针对干法刻蚀PPLNOI波导传播损耗高的问题,提出利用光刻辅助化学机械刻蚀结合高压脉冲极化制备低损耗波导,实现创纪录低损耗和接近电子束光刻水平的二次谐波转换效率。
2025-04-29 physics.optics
Monolithically Integrated Optical Convolutional Processors on Thin Film Lithium Niobate
本研究在薄膜铌酸锂上实现单片集成光学卷积处理器,通过大规模可编程卷积核大幅缩减后续全连接层尺寸,在多数据集上取得高分类准确率,且可由商用FPGA驱动,为构建实用光子机器学习器件提供方案。
2025-07-29 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
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
Real-time Electrical Tuning of an Optical Spring on a Monolithically Integrated Ultrahigh Q Lithium Nibote Microresonator
腔光力学是研究光与物质的力学性质之间相互作用的一门学科,它引发了从腔量子电动力学、无标记单分子探测到声子激光器产生等一系列突破性的研究。采用飞秒激光直写结合化学机械抛光技术,研制了一种质量因子为Q~10^7的面内微电极集成的锂离子微谐振器.在空气中观察到相干再生光机械振荡,其有效机械质量(Qm)因子高达2.86*10^8。我们演示了光机械频率的实时电调谐,机电调谐效率约为-134 kHz/100 V。
2018-12-31 physics.app-ph physics.optics
Monolithically integrated high-power narrow-bandwidth microdisk laser
集成片上微盘激光器由于具有体积小、阈值低、带宽窄等优点而受到广泛关注。然而,在保持超窄带宽的同时,在高输出功率下的单模操作方面的挑战仍然没有解决。在这项工作中,我们展示了单片集成的芯片上的单频微盘激光器耦合总线波导制造的光刻辅助化学机械蚀刻。由于在微盘中形成的多边形回音壁模式的高Q因子和长腔长度(例如,409 μ m和1 mm),在室温下获得了窄线宽为0.11 MHz,最大输出功率为62.1 μ W的微盘激光器。
2022-12-22 physics.optics
On-chip integrated Yb3+-doped waveguide amplifiers on thin film lithium niobate
本文报道了用光刻辅助化学机械腐蚀法在锂酸盐薄膜上制备掺Yb ~(3+)光波导放大器(YDWA)及其光学特性。所制备的掺Yb 3+的LiNbO 3光波导在1030 nm和1060 nm处的传输损耗分别为0.13 dB/cm和0.1 dB/cm。在976 nm激光二极管泵浦的4.0cm长波导上,测得1030 nm和1060 nm处的内净增益分别为5dB和8dB,表明1030 nm和1060 nm处的单位长度增益分别为1.25dB/cm和2dB/cm。这种集成化的掺Yb 3+锂光波导放大器将有助于开发一个强大的增益平台,并有望为薄膜锂基光子芯片的高密度集成做出贡献。
2022-02-23 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
High coupling efficiency grating couplers on lithium niobate on insulator
我们展示了单片定义的光栅耦合器在$Z$切割锂的绝缘体之间的光纤和单模波导的有效垂直耦合。光栅耦合器对TE和TM偏振光分别表现出$\sim 44.6\%$ /耦合器和$\sim 19.4\%$ /耦合器耦合效率。研究了无锥度光栅耦合器以实现更紧凑的设计。
2019-03-06 physics.optics quant-ph
Coherent two-octave-spanning supercontinuum generation in lithium-niobate waveguides
我们展示了在单片集成锂酸盐波导中,在二阶和三阶非线性效应的存在下,相干超连续谱的产生(SCG)。我们在0.5厘米长的波导中实现了超过两个倍频程的光学带宽,具有100皮焦级脉冲。波导的色散工程允许SCG与二次谐波之间的频谱重叠,这使得能够使用单个波导直接检测载波包络偏移频率fCEO。我们测量我们的飞秒泵浦源的fCEO与30 dB的信噪比。
2019-01-30 physics.optics
On-chip wavelength division multiplexing by angled multimode interferometer fabricated on erbium-doped thin film lithium niobate on insulator
本文在掺铒薄膜铌酸锂平台上,利用光刻辅助化学机械刻蚀技术制备了基于角度多模干涉仪的低损耗波分复用器,工作于铒离子泵浦与发射波段,插入损耗低于0.7 dB,C波段3-dB带宽超过20 nm,并通过上转换荧光验证了多模干涉特性。
2024-01-11 physics.app-ph physics.optics
Octave-spanning Kerr soliton frequency combs in dispersion- and dissipation-engineered lithium niobate microresonators
本文在薄膜铌酸锂微腔中通过色散与耗散工程抑制拉曼效应,实现了倍频程孤子微梳,为片上自参考频率标准提供了可靠方法。
2024-05-25 physics.app-ph physics.optics
On-chip arrayed waveguide grating fabricated on thin film lithium niobate
本文设计并利用PLACE技术在薄膜铌酸锂上制备了8通道AWG,实验测得片上损耗低至3.32 dB、单通道带宽1.6 nm,并表征了相邻与非相邻通道的串扰性能。
2023-05-29 physics.optics
Simultaneously generating Brillouin microlaser and second harmonic within a lithium niobate microdisk
本研究在铌酸锂微盘中同时实现二次谐波和布里渊微激光,利用超高品质因子增强非线性效应,为集成多频激光源提供新途径。
2025-03-31 physics.optics
Photonic crystal cavity IQ modulators in thin-film lithium niobate for coherent communications
针对TFLN平台IQ调制器尺寸大、不可级联的问题,提出基于双PhC腔的法布里-珀罗增强迈克尔逊干涉仪结构,实现GHz带宽、CMOS兼容电压下的可级联幅度与相位调制,支持密集集成与高信息密度收发器。
2023-12-27 physics.app-ph physics.optics
Integrated lithium niobate microwave photonic processing engine
本文提出一种基于薄膜铌酸锂平台的集成微波光子处理引擎,在CMOS兼容电压下实现高达92千兆样本每秒的模拟信号高速计算,并验证了其在医学图像分割等应用中远超传统电子处理器的速度与能效。
2024-01-06 physics.app-ph physics.optics
Monolithic low-noise erbium-doped thin-film lithium niobate waveguide amplifier with 18 dB fiber to fiber net gain
本文提出一种单片掺铒薄膜铌酸锂波导放大器,在 2 mm×25 mm 尺寸上集成高效边缘耦合器,通过 1480 nm 双向泵浦实现 18 dB 以上光纤到光纤净增益,噪声系数约 5 dB,适用于光通信、计量、光子计算与人工智能等领域。
2025-08-16 physics.optics
2.7-octave supercontinuum generation spanning from ultraviolet to near-infrared in thin-film lithium niobate waveguides
本研究针对纳米光子平台难实现宽谱超连续谱的问题,通过色散管理设计反常色散波导、掺MgO抑制光折变效应,在TFLN波导中实现了330-2250nm的2.7倍频程无间隙超连续谱,达无精细微畴TFLN平台最优水平。
2025-05-18 physics.optics
Plasmonic monolithic lithium niobate directional coupler switches
从高速光通信开始,锂离子电池(LN)由于其大的电光响应、宽的透明窗口、优异的热稳定性和长期的材料可靠性而成为电光调制器的首选材料。传统的LN电光调制器虽然仍然是光电工业的主力,但逐渐变得过于庞大、昂贵和耗电,无法完全满足该工业向高度集成、成本有效和能量有效的组件和电路快速发展的需求。最近开发的单片LN纳米光子平台使得能够实现在紧凑性、带宽和能量效率方面显著改善的电光调制器,同时仍然需要相对长的毫米级相互作用长度。在这里,我们成功地处理了这一挑战,并展示了等离子体激元电光定向耦合器开关组成的两个紧密间隔nm薄的金纳米条单片制造的LN基板上,引导耦合的电磁模式和电信号影响他们的耦合,从而实现超紧凑的开关和modulatiofunctionality。由两个纳米条产生的慢等离子体激元模式和静电场的极端限制以及它们近乎完美的空间重叠使我们能够用20- $μ$ m长的开关实现90%的调制深度,其特征在于电光调制效率为0.3 Vcm。我们的单片LN等离子体平台可实现高性能有源光子器件的超密集集成,从而满足各种要求$μ$ m级基底面、超快运行、稳健设计和高环境稳定性的高性价比光通信应用。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Isotropic fabrication of centimeter-scale, low propagation-loss periodically poled lithium niobate nanophotonic waveguides for efficient second harmonic generation
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海光学精密机械研究所);East China Normal University(华东师范大学);ShanghaiTech University(上海科技大学);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Shanghai Research Center for Quantum Sciences(上海量子科学研究中心);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);Shanxi University(山西大学);Shandong Normal University(山东师范大学)
通过飞秒激光光刻辅助化学机械刻蚀(PLACE)实现各向同性刻蚀,制备出1.2厘米长、传播损耗仅0.042 dB/cm、占空比均匀50%的周期性极化铌酸锂纳米光子波导,在1525 nm连续波泵浦下获得2021%/W的归一化准相位匹配二次谐波转换效率和64%的绝对转换效率。
2026-05-27 physics.optics
On-Chip Neodymium-Doped Lithium Niobate Microdisk Laser with Self-Induced Pulsing
Shandong University(山东大学);Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学)
本文报道了首个片上掺钕LNOI微盘激光器,实现了1094.17nm激光发射,展示了低阈值和高斜率效率,并观察到自诱导脉冲现象,拓展了LNOI激光器的操作自由度。
2026-04-24 physics.optics
Stable gigahertz- and mmWave-repetition-rate soliton microcombs on X-cut lithium niobate
针对X切TFLN因拉曼、各向异性和光折变效应难以产生孤子微梳的问题,本文实现约26 GHz至0.156 THz重复频率且长期稳定的单片孤子微梳。
2025-03-14 physics.optics
Active silicon integrated nanophotonics: ferroelectric BaTiO3 devices
硅上复合氧化物的集成提供了扩展和增强具有新的电子、磁性和光子特性的硅技术的机会。在这些材料中,钛酸钡(BaTiO 3)是一种特别强的铁电钙钛矿氧化物,具有吸引人的介电和电光特性。在这里,我们展示纳米光子电路将铁电钛酸钡薄膜上无处不在的绝缘体上硅(SOI)平台。我们直接在SOI上生长外延单晶BaTiO 3,并设计集成波导结构,同时限制BaTiO 3层中的光和RF电场。使用片上光子干涉仪,我们提取了一个大的有效普克尔斯系数为213加上减去49 pm/V,一个值大于六倍的商业光调制器的基础上锂的钛酸盐。单片集成的钛酸钡光调制器的调制带宽在千兆赫兹制度,这是有前途的宽带应用。
2014-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Synergistic Antenna-Modulator Integration for Monolithic Photonic RF Receiver
本文在薄膜铌酸锂平台上单片集成蝴蝶结天线与微环调制器,利用双谐振增强机制实现创纪录的射频-光转换效率,并在ISAC系统中验证了厘米级测距和3.2 Gbps通信能力。
2025-11-10 physics.optics