Dual-polarization multiplexing amorphous Si:H grating couplers for silicon photonic transmitters in the photonic BiCMOS backend of line
我们报告的偏振组合二维光栅耦合器（2D GC）的非晶硅：H，在后端的光子BiCMOS平台的线制造。二维GC可以用作混合硅光子相干发射器的接口，其可以在体硅晶片上实现。所制造的2D GC工作在电信C波段，并显示出-5 dB的实验耦合效率，晶片变化为+/-1.2 dB。可能的效率提高和改善性能稳定性，在未来的设计世代的概述和扩展到O波段设备进行了研究。
2022-01-11 physics.app-ph physics.optics
High Q micro-ring resonators fabricated from polycrystalline aluminum nitride films for near infrared and visible photonics
我们展示了宽带集成光子电路的光刻沉积氮化铝（AlN）薄膜。在近红外和可见光波长下，我们在集成波导中实现了低传播损耗，并实现了高质量的光学谐振器。在电信C波段（1520-1580 nm），我们获得了440，000的最高光学Q因子。临界耦合器件的消光比大于30 dB。对于可见光波长（约770 nm），本征品质因数超过30，000被证明。我们的工作说明了氮化铝作为宽带光学应用的低损耗材料的潜力。
2012-05-08 physics.optics
Mechanical Tuning of the Terahertz Photonic Bandgap of 3D-Printed One-Dimensional Photonic Crystals
在太赫兹光谱范围内演示了3D打印的基于聚合物的一维光子晶体的机械调谐。所研究的光子晶体由13个交替排列的致密低密度层组成，并通过一步光固化快速成型法制备。虽然致密层完全是聚甲基丙烯酸酯而没有任何有意的内部结构，但是低密度层包含亚波长尺寸的倾斜柱状夹杂物，以允许在垂直于光子晶体的层界面的方向上的机械压缩。太赫兹透射光谱的光子晶体进行了光谱范围从83到124 GHz的压缩应变的函数。所制备的光子晶体显示出以109 GHz为中心的明显的光子带隙，其在压缩应力下蓝移。实验证明，在带隙中心频率的最大位移为12 GHz。分层光学模型结合简单的均匀和非均匀压缩近似被用来分析传输数据。实验和模型计算的透射光谱之间的一个很好的协议。
2020-12-19 physics.app-ph physics.optics
Monolithically integrated active passive waveguide array fabricated on thin film lithium niobate using a single continuous photolithography process
我们通过平铺无源（即，不掺杂活性离子）薄膜锂酸盐（TFLN）和活性（即，掺杂有稀土离子）TFLN衬底，用于无源/有源锂酸盐光子学的单片集成。由有源区和无源区组成的平铺衬底允许使用单个连续光刻工艺一次图案化集成有源无源光子器件的掩模。实验测得平铺基板的界面损耗低至0.26dB。由于这种方法所提供的稳定性，四通道波导放大器以简单的方式实现，其在1550 nm波长处显示出~5 dB的净增益，在1530 nm波长处显示出~8 dB的净增益。用于无源/有源光子集成的鲁棒低损耗光接口将促进需要片上光源和放大器的大规模高性能光子器件。
2022-09-11 physics.app-ph physics.optics
Second Harmonic Generation in Photonic Crystal Cavities in (111)-Oriented GaAs
我们演示了在（111）取向GaAs中L3光子晶体腔中的电信波长的二次谐波产生。在（111）取向GaAs中制备的光子晶体腔的二次谐波功率比在常规（001）取向GaAs中制备的光子晶体腔的二次谐波功率显著增加。
2014-07-07 physics.optics
Modulation-assisted tunneling in laser-fabricated photonic Wannier-Stark ladders
我们观察到Wannier-Stark局域化弯曲光子晶格，实现使用阵列的倏逝耦合光波导。通过正确调整晶格中的位间耦合强度，我们观察到随着晶格曲率的增加，Wannier-Stark态变得越来越局域化，并最终完全局域化到一个位置。然后，我们证明，隧道可以成功地恢复在晶格中通过施加正弦调制的晶格位置，一种效果，这是一个直接模拟的光子辅助隧穿。这种通过激光制造的现场调制对隧穿矩阵元的精确调谐，为在光子晶格中创建规范场开辟了一条新的途径。
2015-05-20 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
In-chip microstructures and photonic devices fabricated by nonlinear laser lithography deep inside silicon
硅是微电子和集成光子学的优秀材料，在中红外光学方面具有尚未开发的潜力。尽管第三维的重要性得到了广泛的认可，但目前的光刻方法不允许直接在硅芯片内制造光子器件和功能微元件。即使是相对简单的弯曲几何形状也不能用反应离子蚀刻等技术实现。嵌入式光学元件，如玻璃，电子器件和更好的电子-光子集成缺乏。在这里，我们展示了基于激光的复杂3D结构的制造，使用1微米大小的点和可调节长度的棒状结构作为基本构建块。激光改性的Si具有与未改性部分不同的光学指数，这使得许多光子器件成为可能。可选地，这些部分被化学蚀刻以产生期望的3D形状。我们在地下，也就是说，用于芯片、通孔、MEMS、光伏应用和光子器件的微流体冷却的“芯片内”微结构，其性能匹配或超过相应的最先进的器件性能。
2017-02-28 physics.optics
CMOS-fabricated ultraviolet light modulators using low-loss alumina piezo-optomechanical photonic circuits
针对现有光子平台紫外损耗高、有源氧化铝PIC热光调谐存在速度与密度等局限，研究提出基于氧化铝波导和氮化铝致动器的CMOS压电光机械PIC平台，实现了320nm波段高性能可重构滤波器。
2025-05-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Photonic devices fabricated from (111) oriented single crystal diamond
金刚石是追求集成量子光子技术的首选材料。到目前为止，大多数由金刚石制成的光子器件都是由（100）取向的晶体制成的。在这项工作中，我们展示了一种从（111）取向金刚石制造光学活性膜的方法。我们使用剥离技术产生膜，然后在硅的存在下化学气相沉积金刚石，以产生均匀的硅空位色心，其发射性能优于（100）取向的金刚石。我们进一步使用金刚石膜来制造高品质的微型谐振器，其品质因数超过~ 3000。在时域有限差分计算的支持下，我们讨论了（111）取向结构作为量子纳米光子器件构建模块的优势。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Photonic Neural Network Fabricated on Thin Film Lithium Niobate for High-Fidelity and Power-Efficient Matrix Computation
本文首次在薄膜铌酸锂平台上实现电光可调光子神经网络，兼具高保真、高速度与高能效，并通过多类深度学习任务验证性能，为可持续扩展高速低能耗光子神经网络铺平道路。
2024-02-26 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Towards an optical FPGA - Programmable silicon photonic circuits
提出了一种实现可编程硅光子电路的新技术。一旦所提出的光子电路被编程，其路由被保留而不需要额外的功耗。该技术能够为一系列不同的应用和性能要求提供统一的多用途光子芯片设计，因为它可以在芯片制造后针对每个特定应用进行编程。因此，由于生产量的增加，每个芯片的成本可以显著降低，并且能够实现新光子电路的快速原型制作。可编程电路的基本构件，可擦除定向耦合器（DC）的设计和制造，利用离子注入波导。我们展示了永久切换之间的下降端口和通过端口的DC使用本地化的制造后激光退火工艺。然后制造并随后编程通用1X 4和2X2可编程开关电路形式的原理证明演示器，以定义其功能。
2018-07-04 physics.app-ph physics.optics
Direct Laser Writing of Birefringent Photonic Crystals for the Infrared Spectral Range
利用激光直写技术制备红外光学光子晶体是一种基于双光子聚合的方法。双光子聚合技术是一种突破性的红外波段全介质光子晶体的制备技术，它可以合成具有任意几何形状和排列的均匀结构的大规模阵列。然而，在红外光谱范围内提供双折射光学响应的全介电光子晶体还没有使用直接激光写入技术来证明。在这里，我们探讨的形式双折射观察到的光子晶体阵列的亚波长尺寸的倾斜聚合物微丝。这里研究的光子晶体是在一个单一的制造步骤中使用直接激光写入的红外透明光致抗蚀剂（IP-Dip）。在中红外光谱范围内，在$λ$ $\approx$ 6.5~ $μ$ m处，观察到了光子晶体的交叉偏振反射率随面内取向的强烈反差。该观察结果指示各向异性光学行为。基于有限元的技术证实了实验观察到的反应定性。
2019-09-28 physics.app-ph physics.optics
Efficient resonance management in ultrahigh-Q one-dimensional photonic crystal nanocavities fabricated on 300 mm SOI CMOS platform
光子晶体（PhC）纳米腔在光限制和操纵方面表现出独特的能力。因此，它们对于设计新颖的基于谐振的光子集成电路（PIC）变得有吸引力。然而，这里出现了两个基本挑战-如何使用与大体积制造兼容的标准制造工艺实现超高Q PhC腔，以及如何将它们与现有PIC平台中可用的其他标准构建模块有效地集成。在这项工作中，我们展示了超高Q的一维光子晶体纳米腔制作在300毫米的SOI晶片上的光学光刻，与记录的Q值高达0.84万。此外，我们在这些氧化物嵌入腔耦合接入波导，实现了两个关键部件：陷波滤波器和窄带反射器的有效模式管理。特别地，它们允许在期望的谐振波长下的单波长和多波长操作，同时抑制宽波长范围（>100 nm）上的所有其他波长。与传统腔相比，这为在PIC设计中精确实现谐振提供了一种奇妙的策略，在波长选择性和模数控制方面具有更大的自由度。考虑到它们与光学光刻和紧凑的足迹的兼容性，实现的1D PhC纳米腔将对大规模设计紧凑和新颖的基于共振的光子器件具有深远的意义。
2020-09-02 physics.optics
Experimental realization of topologically-protected all-optical logic gates based on silicon photonic crystal slabs
针对拓扑保护光学逻辑器件多停留在理论层面的问题，实验制备了七种基于硅光子平台的拓扑保护全光逻辑门，验证其在无序扰动下的鲁棒性，为未来光信号处理与计算提供了新方案。
2023-05-17 physics.app-ph physics.optics
High-fidelity and polarization insensitive universal photonic processors fabricated by femtosecond laser writing
本研究提出基于飞秒激光写入的通用光子处理器平台，实现低损耗、高保真度与偏振不敏感，在785纳米和1550纳米波长下保真度分别达0.9979和0.9970，可提升至0.9990以上，为量子信息处理提供高性能可重构器件。
2023-10-30 physics.optics
Integration of hBN quantum emitters in monolithically fabricated waveguides
面元氮化硼（hBN）在集成量子纳米光子学中的潜在应用越来越引起人们的兴趣。然而，为了将hBN建立为集成光子平台，必须建立几个基石，包括量子发射器与光子波导的集成和耦合。在模拟的支持下，我们研究了单片集成的方法，预计其耦合效率比传统的混合堆叠策略高4倍。然后，我们展示了这样的设备从hBN的制造和展示hBN单光子发射器与单片波导的成功集成。我们演示了从量子发射器到波导模式的单光子耦合和片上检测。我们的研究结果建立了一个整体集成hBN单光子发射器的一般框架，并将促进未来的芯片上集成量子光子学与hBN。
2021-07-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Gigahertz-Frequency, Acousto-Optic Phase Modulation of Visible Light in a CMOS-Fabricated Photonic Circuit
本研究在量产CMOS代工厂200mm晶圆上制造出高效可见光千兆赫兹声光调制器，通过优化光机械相互作用实现高调制深度，较现有技术显著降低驱动功率与Vₙ，为可扩展量子控制系统提供关键器件。
2025-02-11 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
Photonic Crystal Microring Resonators on a Hybrid Silicon Nitride-on-Lithium Niobate Platform
首次在混合氮化硅-铌酸锂绝缘体平台上展示高质量光子晶体谐振器，利用电光效应实现电压驱动的灵活频率转换，并精确控制模式分裂。
2025-05-01 physics.app-ph physics.optics
Ultra-high Q lithium niobate microring monolithically fabricated by photolithography assisted chemo-mechanical etching
本文通过优化光刻辅助化学机械刻蚀工艺，实现与总线波导单片集成的超高Q值铌酸锂微环，间隙仅3.8微米，经高温退火后本征Q值达4.04×10^7，传播损耗低于1 dB/m，较以往最佳结果提升约3倍。
2023-06-18 physics.app-ph physics.optics
Topology-optimized ultra-compact all-optical logic devices on silicon photonic platforms
实现全光集成和光计算一直是我们的目标。最重要的挑战之一是使集成全光逻辑器件尽可能小。在这里，我们报告的实现超紧凑的全光逻辑器件和集成芯片的硅光子平台上的拓扑优化。所制备的具有XOR和OR功能的全光逻辑门的占地面积仅为1.3*1.3 μm2（~0.84λ*0.84λ），这是迄今为止在光通信范围内实验验证的最小的全光介质逻辑器件。实验结果表明，该器件具有超低的光信号损耗（-0.96dB）。此外，还制作了一个集成芯片，包含七个主要逻辑门（AND，OR，NOT，NAND，NOR，XOR和XNOR）和一个半加器，其中相关的占地面积仅为1.3*4.5 μm2。我们的工作为实用的全光集成和光计算开辟了一条新的道路。
2022-01-15 physics.app-ph physics.optics
Compact Inversely-Designed Vertical Coupler with Bottom Reflector for Sub-Decibel Fiber-to-Chip Coupling on Silicon-on-Insulator Platform
本研究利用拓扑优化逆向设计了一种带底部反射器的紧凑垂直耦合器，在220纳米SOI平台上实现-0.35分贝的亚分贝耦合效率，占用面积仅14微米×14微米，且制造工艺可行，有助于光子集成电路的小型化。
2024-09-16 physics.app-ph physics.optics
Suspended photonic crystal membranes in AlGaAs heterostructures for integrated multi-element optomechanics
我们提出了高反射率的机械谐振器制作的AlGaAs异质结用于在电信波长制度的自由空间光学腔。机械谐振器制造在GaAs板中，并用光子晶体图案化以增加其面外反射率。机械模式的表征揭示了GaAs器件层中的残余拉伸应力。这种应力导致比未受应力的GaAs更高的机械频率，并且可以用于机械耗散的应变工程。同时，我们发现入射光束的有限束腰导致了反射光谱的下降。该特征源于与光子晶体的引导共振的耦合，这是在设计有限尺寸的板时必须考虑的效应。这里展示的单层和亚$\upmu$ m间距双层板可以直接在同一材料平台上的分布式布拉格反射镜的顶部上制造。该平台为在芯片上实现集成多元件腔光机器件和光机微腔开辟了一条途径。
2020-08-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Large Quality Factor Enhancement Based on Cascaded Uniform Lithium Niobate Bichromatic Photonic Crystal Cavities
在本文中，通过级联多个双色光子晶体，我们证明了品质因数可以大大大于在一个孤立的腔，而不增加总的尺寸的设备。以钛酸锂光子晶体为例，计算结果表明，当倾斜角为70°时，级联腔的品质因数可达10^5，比孤立腔的品质因数高一个数量级。该器件可以很容易地用现有的锂离子刻蚀技术制备。我们已经实验性地制造了所提出的器件，包括具有70°倾斜角的孔。该工作有望为高品质因数光子晶体腔的设计提供指导。
2022-10-21 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
Ultrafast structural color change in indium tin oxide/titanium dioxide 1D photonic crystal
光子晶体可以在其结构中集成诸如氧化铟锡（ITO）的等离子体材料。利用ITO等离子体特性，可以在施加外部刺激时调谐光子晶体的光子带隙。在这项工作中，我们已经通过射频溅射制备了一维多层光子晶体，我们已经触发了超快泵浦探测光谱的光学响应。在光激发时，我们观察到铟锡氧化物的折射率的变化。这种效应已被用于产生在超快时间尺度内改变其光子带隙的光子晶体。通过设计光子晶体实现了可见光区的全光调制。
2022-05-19 physics.app-ph physics.optics
Hybrid Integration of InGaN Lasers in a Foundry-Fabricated Visible-Light Photonics Platform
本文提出用亚微米无源对准倒装芯片键合，把450 nm InGaN激光器集成到含SiN波导等器件的代工可见光Si光子平台，实现1.1 dB最低耦合损耗及有源PIC。
2025-10-19 physics.optics
Three-Dimensional Organic Microlasers with Low Lasing Thresholds Fabricated by Multiphoton Lithography
研究了以光子晶体为载体的含有吡咯亚甲基激光染料的立方体有机微腔，作为降低腔的激光阈值的一种方法。多光子光刻有利于直接在衬底上或去耦结构上制造长方体腔，而类似的结构通过UV光刻在衬底上制造以进行比较。相对于在衬底上制造的腔，已经观察到由光子晶体支撑的腔的激光阈值显著降低约30倍。长方体微谐振器的激光模式谱提供了强有力的证据表明，激光模式是本地化的水平面内，与一个内接钻石的形状。
2014-04-02 physics.optics
Microstructured organic cavities with high-reflective flat reflectors fabricated by using a nanoimprint-bonding process
提出一种基于UV纳米压印技术的纳米压印键合工艺，用于制备高反射率微结构有机微腔，实现了空间局域光子模式、高精度光子能带及拓扑边缘态，推动了有机光子器件发展。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Aluminum nitride waveguide beam splitters for integrated quantum photonic circuits
我们展示了量子器件集成光子电路使用溅射多晶氮化铝（AlN）绝缘体。制作了量子光子学中最重要的器件之一的片上AlN波导定向耦合器，其输出功率分束比为50：50 ~ 99：1。利用AlN定向耦合器实现了消光比大于10 dB的偏振分束器。利用所制备的AlN波导分束器，我们观察到了可见度为91.7 +（-）5.66%的Hong-Ou-Mandel干涉。
2022-08-02 physics.optics quant-ph
Maximizing waveguide integration density with multi-plane photonics
我们提出并实验证明了一种光子路由架构，可以有效地利用空间的多平面（3D）光子集成。制造并表征了具有三个平面的非晶硅波导的晶片，展示了每个平面外波导交叉的$<3\times10^{-4}$ dB损耗、每个平面间耦合器的$0.05 \pm 0.02 $ dB以及三个平面上的具有高达$8.2 \times 10^{4}$的品质因数的微谐振器。我们还探讨了相速度映射策略，以减轻不同平面上的同向传播波导之间的串扰。这些结果扩展了3D光子集成的应用，如光学互连，神经形态计算和光学相控阵列的效用。
2017-08-15 physics.app-ph physics.optics
Experimental demonstration of self-collimation beaming and splitting in photonic crystals
实验研究了二维微波光子晶体中光束的自准直和分裂。利用由氧化铝棒制成的微波光子晶体，我提出了一个早期理论建议的原理实验证明[A。马修斯等人，光学通信279，313（2007）]的基于自准直效应的光子晶体分束器。
2008-09-01 physics.optics
Silicon Photonics Foundry Fabricated, Slow-Light Enhanced, Low Power Thermal Phase Shifter
本研究利用集成布拉格光栅波导的慢光效应，研制出代工厂制造的低功耗热移相器，搭建了两臂集成该移相器的紧凑型MZI，实现了低驱动电压与低功耗的π相移，验证了性能与插入损耗的权衡关系。
2024-05-17 physics.optics
Deep UV photolithography enhanced geometric homogeneity for low loss photonic crystal waveguides
周期或梯度亚波长结构是光子晶体和超材料的基本结构。虽然数值模拟预测的损耗很小，但通过电子束光刻和标准干法刻蚀制备的光子晶体波导显示出超过10 dB的不可接受的损耗。引入几何不均匀性的纳米纤维变化被认为是有害性能的主要原因。CMOS晶圆深紫外光刻是一种大规模并行工艺，可以显著抑制与制造相关的失调，从而抑制光学线性损耗。在这里，我们展示了超低损耗光子晶体波导与300毫米多项目晶圆运行。对于亚毫米长的光子晶体W1波导，在不同的管芯上观察到2 dB总损耗和40 dB消光比的一致性能。
2021-04-12 physics.app-ph physics.optics
Photonic crystal nanobeam cavities with optical resonances around 800 nm
我们报道了一维光子晶体（PhC）纳米束腔的设计和制造，其光学谐振波长约为800 nm，与铷，铯或氩原子跃迁兼容。腔由磷化铟镓（InGaP）材料制成，InGaP是一种III-V族半导体化合物，其具有大的折射率（$n \simeq 3.3$），有利于强光学限制和小模体积。设计并制作了具有纵向耦合和侧向耦合的纳米梁谐振腔，并测量了高达$2\times 10^4$的品质因数。
2019-03-12 physics.app-ph physics.optics
Enhanced Photon Extraction from a Nanowire Quantum Dot Using a Bottom-Up Photonic Shell
半导体纳米线提供了生长高质量量子点异质结构的可能性，特别是，插入ZnSe纳米线中的CdSe量子点已经证明了在室温下发射单光子的能力。在本文中，我们展示了一个自下而上的方法来制造一个光子纤维状结构周围的纳米线量子点通过沉积一个氧化物壳使用原子层沉积。模拟表明，在我们的NA = 0.6显微镜物镜收集的强度可以增加7倍，相对于裸纳米线的情况。结合显微光致发光，衰减时间测量和数值模拟，我们得到了四倍的增加，从量子点收集的光致发光。我们表明，这种改善是由于量子点发射率的增加和发射光的重定向。我们的非原位制造技术允许大规模精确和可重复的制造。其改进的提取效率相比，国家的最先进的自上而下的设备。
2017-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological photonic crystals: physics, designs and applications
近年来，拓扑光子学的研究不仅提出并实现了光的单向宽带传输和鲁棒传输等新颖的拓扑现象，而且设计并制备了具有高性能指标的光子器件，这些光子器件不受缺陷或无序等制造误差的影响。光子晶体是一种周期性的光学结构，具有良好的光场限制和多个调节自由度的优点，为控制光的流动提供了一个强有力的平台。光子晶体具有倒易空间中的拓扑结构，被广泛应用于揭示光的不同拓扑相位，展示拓扑光子学功能。本文综述了不同尺度、不同模型和不同拓扑相的拓扑光子晶体物理。介绍了拓扑光子晶体的设计方法。此外，我们还综述了拓扑光子晶体在有源和无源光子学中的应用。这些研究为拓扑光子晶体在实际光子器件中的应用奠定了基础。
2022-01-17 physics.app-ph physics.optics
Quantum micro-nano devices fabricated in diamond by femtosecond laser and ion irradiation
金刚石由于其光学活性的氮空位中心（NV）而引起了人们对量子技术平台的极大兴趣。NV的基态自旋可以光学读出，即使在环境温度下也表现出约1 ms的长自旋相干时间。此外，NV的能级对外部场敏感。这些性质使得NVs作为基于电子自旋的高效纳米级分辨率传感和量子信息系统的可扩展平台而具有吸引力。金刚石光子学增强了与纳米粒子的光学相互作用，这对量子传感和信息都是有益的。金刚石由于其出色的生物相容性以及由NVs提供的传感功能，对于微流体应用也具有吸引力。然而，在金刚石中制造光子学、纳米粒子和微流体仍然是一个重大挑战。在这份报告中，离子辐照和飞秒激光写入，两个有前途的金刚石基量子技术器件的制造方法提供了一个概述。介绍了这两种技术的独特性能，并报道了在金刚石中制备色心、光波导和微流体的最重要的结果，重点是面向未来高性能量子传感器和量子信息系统的集成器件
2020-04-16 physics.app-ph physics.optics
Design of Optically Path Length Matched, Three-Dimensional Photonic Circuits Comprising Uniquely Routed Waveguides
描述了一种设计物理路径长度匹配的三维光路的方法。我们专注于具体的情况下，所有的波导是唯一的路由从输入到输出，一个问题尚未得到解决的日期，并允许在干涉测量中使用的波导。电路元件通过飞秒激光直写技术制造。我们证明，通过干涉的方法，制造的电路确实是光学路径长度匹配到45微米内，这是在许多应用程序所需的相干长度。
2012-09-24 astro-ph.IM physics.optics
Large-scale error-tolerant programmable interferometer fabricated by femtosecond laser writing
本研究采用飞秒激光写入技术制备了目前规模最大的8端口容错可编程干涉仪，验证了其在920-980nm宽波长范围的运行能力，凸显了新型可编程光子架构对信息处理的重要价值。
2023-08-25 physics.optics quant-ph
Vertical One-Dimensional Photonic Crystal Platforms for Label-Free (Bio)Sensing: Towards Drop-And- Measure Applications
在这项工作中，全硅，集成光流体平台，制造的电化学微加工技术，利用垂直，一维高纵横比光子晶体的流通（生物）传感应用进行审查。讨论了这种平台用于即时护理应用的潜力，用于压力驱动和毛细作用驱动的操作，并参考折射法和生化传感。
2015-10-19 physics.optics
Fully Automatic In-Situ Reconfiguration of RF Photonic Filters in a CMOS-Compatible Silicon Photonic Process
光滤波器的自动重构是新型灵活的射频光子接收机和软件定义无线电（SDR）的关键。虽然硅光子（SiP）是实现这种接收器的有前景的技术平台，但是工艺变化和缺乏原位调谐能力限制了SiP滤波器在宽可调谐RF光子接收器中的采用。为了解决这个问题，这项工作提出了第一个“原位”自动重新配置算法，并演示了一个软件可配置的集成光学滤波器，可以重新配置的飞行根据用户的规格。所提出的重新配置方案避免了使用昂贵和庞大的设备，例如光学矢量网络分析仪（OVNA），不使用仿真数据进行重新配置，减少了所需的热光调谐元件的总数，并且消除了现有技术中的几个耗时的配置步骤。所需的抑制和滤波器类型（Butterworth、Chebyshev等）滤波器自动配置，而不受工艺、电压和温度（PVT）变化的影响。我们在AIM Photonics的有源SiP工艺中制造了我们的设计，并演示了我们的二阶滤波器重新配置算法，该滤波器仅使用两个参考激光波长设置，具有3 GHz的3dB带宽、2.2 dB插入损耗和>30 dB带外抑制。由于滤波器光子集成电路（PIC）是使用CMOS兼容的SiP代工厂制造的，因此该设计具有可重复和可扩展的性能，适合与电子器件集成，以实现复杂的芯片级RF光子系统。
2022-07-01 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Polaritonic materials fabricated and tested with ultrashort-pulse lasers
利用飞秒激光加工技术制备了能影响声子极化激元在铁电晶体中传播的光子带隙材料。宽带极化激元产生脉冲受激拉曼散射（ISRS）使用超短激光脉冲，和极化激元的空间和时间的演变，因为它们通过制造的结构与极化激元实空间成像传播成像。这些技术为光学材料的设计提供了新的途径。
2004-11-20 physics.optics
Efficient light-trapping in ultrathin GaAs solar cells using quasi-random photonic crystals
超薄太阳能电池减少了材料的使用，并允许使用质量较低的材料，这要归功于它们的厚度比传统电池小一个数量级。然而，需要有效的光子光捕获来有效地收集入射光，否则吸收体厚度不足。准随机光子晶体被预测具有高效率的光捕获，同时在角度和厚度变化下比简单的光子晶体更鲁棒。在这里，我们实验证明了光捕获的解决方案的基础上，准随机光子晶体制造的聚合物共混光刻。我们通过改变旋涂速度来控制平均晶格参数。我们展示了一个260 nm的GaAs电池的背面准随机图案与亚微米的功能，和Jsc =26.4 mA/cm 2和效率为22.35%的全球太阳光谱下。
2022-02-07 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic-Photonic Hybrid Nanodevice
本文提出基于光子晶体（PC）结构设计并制备一种新型等离激元-光子混合纳米器件，实现外部源与NA的高效耦合，通过数值模拟与实验表征证明NA能调控激光器的光学特性及光场分布。
2023-05-24 physics.app-ph physics.optics
3-D Integrated Flexible Glass Photonics
塑料基板上的光子集成使新兴的应用范围从柔性互连到生物组织上的共形传感器。这种器件传统上是使用图案转移来制造的，这是复杂的并且具有有限的集成容量。在这里，我们开创了一种单片方法，以实现灵活的，高折射率对比度的玻璃光子学，并显着提高处理吞吐量和产量。注意到传统的多层弯曲理论失败时，层压板有很大的弹性失配，我们推导出一个力学理论占多个中性轴在一个层合结构，以准确地预测其应变-光耦合行为。通过结合单片制造和局部中性轴设计，我们制造了具有记录光学性能的器件（Q= 460，000）和优异的机械柔性，使得能够反复向下弯曲至亚毫米半径而没有可测量的性能退化，这两者都代表了对现有技术的重大改进。我们证明，我们的技术提供了一个简单的制造路线，三维高折射率对比光子难以处理使用传统的方法。
2013-07-26 physics.optics
All-BN Distributed Bragg Reflectors Fabricated in a Single MOCVD Process
分布式布拉格反射器（DBR）是在许多光子应用中使用的成熟的光子结构。然而，大多数DBR是基于不同的材料或需要后处理蚀刻，这可能会阻碍与最终光子结构中的其他组件的集成。在这里，我们展示了DBR结构的制造仅由未掺杂的氮化硼（BN）层具有高折射率对比度，通过使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）。这已经在单个工艺中实现，而不需要任何后工艺蚀刻。组分BN层的折射率的差异源于各个BN层的不同孔隙度，这是不同生长温度的直接结果。制作的DBR结构由15.5对BN层组成，最大反射率为87+/-1%。最大反射率的波长可以从500 nm调谐到红外区（IR），通过简单地调整后续BN层的生长周期。我们还表明，制造的结构可以用来创建一个光学微腔。所制造的DBR是未来应用的非常有希望的候选者，例如与h-BN中的单光子发射器组合，这可以允许构建基于腔的全BN单光子源。
2022-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Laser-written scalable sapphire integrated photonics platform
本文利用自适应光学辅助飞秒激光直写技术在蓝宝石衬底上制造了低损耗、偏振无关的单模光子器件，实现了可扩展集成，适用于通信、成像、计算和传感等领域。
2024-09-19 physics.optics
Bright electrically controllable quantum-dot-molecule devices fabricated by in-situ electron-beam lithography
自组织半导体量子点是一种近乎理想的二能级系统，在光子量子技术中具有很大的应用潜力。例如，它们可以在接近理想的量子光源中充当发射器。具有显著增加的功能性的耦合量子点系统潜在地具有更强的兴趣，因为它们可以用于容纳超稳定的单重态-三重态自旋量子比特，用于有效的自旋光子界面和用于确定性的光子2D簇态生成。我们实现了一个先进的量子点分子（QDM）器件，并表现出优异的光学性能。该器件包括基于pin二极管结构中的堆叠量子点的电可控QDM。利用电子束原位光刻技术将量子点模确定性地集成到具有圆形布拉格光栅的光子结构中。我们测量的光子提取效率高达（24 $\pm$ 4）%，与数值模拟吻合良好。QDM的耦合特性清楚地表明，由偏置电压依赖的光谱，也控制的QDM的轨道耦合和它们的电荷状态在定量上与理论一致。QDM器件显示出优异的单光子发射特性，具有$g^{(2)}(0) = (3.9 \pm 0.5) \cdot 10^{-3}$的多光子抑制。这些指标使得开发的QDM设备具有吸引力的构建模块，用于使用先进的纳米光子硬件的未来光子量子网络。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Hybrid light-emitting polymer/SiNx platform for photonic integration
有机半导体材料具有广阔的应用前景，但很难与传统的无机材料集成以满足进一步应用的需要。基于低温氮化硅（SiNx）沉积技术，在有机聚合物薄膜聚[2-（2 '，5'-双（2”-乙基己氧基）苯基）-1，4-亚苯基亚乙烯基]（BEHP-PPV）上直接沉积高质量的SiNx，制备了一种杂化结构。获得了不同周期的BEHP-PPV/SiNx多层混合结构，并对其光学特性进行了系统的表征。此外，制备了一组BEHP/PPV镶嵌SiNx微片，在光泵浦下观察到了自发发射（ASE）的放大，进一步证实了BEHP/PPV的增益特性得到了很好的保持。我们的技术提供了一个平台，以制造有机/无机混合光学器件兼容的集成组件。
2017-11-19 physics.optics
On-chip ultra-narrow-linewidth single-mode microlaser on lithium niobate on insulator
报道了一种在绝缘体上掺铒钛酸锂（LNOI）基片上制作的低阈值单模微激光器。在970 nm泵浦下，利用游标效应，在耦合光子分子中产生了1550.5 nm的单模激光发射。由于品质因数高于10^6，阈值泵浦功率低至200 μ W。此外，微激光器的线宽达到4kHz，这是LNOI微激光器中的最好结果。这种在芯片上光刻制造的单模微激光器是光子学界高度需求的。
2021-04-30 physics.optics
Photonic Crystal Cavities in Silicon Dioxide
对在二氧化硅介质中制作的一维纳米束光子晶体腔进行了模拟和实验研究。对于模体积为2.0立方波长（氧化物）和可见光波长范围（600- 716 nm）的腔，通过模拟发现其品质因数大于10 ^4，而在实验中发现其品质因数大于5* 10 ^3。还考虑了不同设计参数对腔品质因数和模体积的影响。
2009-10-01 physics.optics
Photonic Integrated Neuro-Synaptic Core for Convolutional Spiking Neural Network
该研究基于DFB-SA激光器制备光子神经突触芯片，在同一器件上集成线性加权与非线性脉冲激活，并以四通道阵列实现脉冲卷积神经网络，在MNIST上达到87%识别率。
2023-06-05 physics.optics
Fabrication of surface nanoscale axial photonics (SNAP) structures with a femtosecond laser
首次使用飞秒激光制造表面纳米级轴向光子学（SNAP）结构。由激光引入的刻纹对光纤加压并引起其纳米级有效半径的变化。我们展示了亚埃精确制造的个人和耦合SNAP微谐振器具有几个纳米的有效半径变化。我们的研究结果铺平了道路，一种新的超精密SNAP制造技术的基础上飞秒激光雕刻。
2016-04-11 physics.optics
