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
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
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
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
Erbium-ytterbium co-doped lithium niobate single-mode microdisk laser with an ultralow threshold of 1 uW
本文在铒镱共掺薄膜铌酸锂上制备高Q微盘，利用高增益、低损耗及多边形模式抑制多模，实现1530纳米单模激光，阈值低至1微瓦，转换效率达0.406%，均为同类最优。
2023-09-19 physics.app-ph physics.optics
On-chip erbium-doped lithium niobate microring lasers
绝缘体上叠层锂（LNOI）由于其优异的非线性、电光等物理性能，被认为是光学集成的重要候选平台，已成为研究热点。光源作为集成光学系统的重要组成部分，其需求量越来越大.本文报道了利用电子束光刻和电感耦合等离子体反应离子刻蚀工艺，实现了基于掺铒LNOI环形腔的1550 nm波段片上LNOI微激光器，其负载品质因数大于100万。在980 nm波段连续激光泵浦下，这些微激光器表现出约20 μW的低泵浦阈值和稳定的性能。在高泵浦功率下，观察到了1510 ~ 1580 nm的梳状激光谱，为在掺稀土离子的LNOI平台上实现脉冲激光和频率梳奠定了基础。该工作有效地推动了片上集成有源LNOI器件的发展。
2021-07-27 physics.app-ph physics.optics
Highly efficient on-chip erbium-ytterbium co-doped lithium niobate waveguide amplifiers
MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, TEDA Institute of Applied Physics and School of Physics, Nankai University（南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室、泰达应用物理研究院和物理学院）；School of Science, Jiangsu University of Science and Technology（江苏科技大学理学院）
本研究针对LNOI平台有源器件匮乏限制光放大发展的问题，制备出铒镱共掺LNOI波导放大器，实现低泵浦功率下的高增益，为铌酸锂光子集成提供了高效有源基础器件。
2026-09-15 physics.app-ph physics.optics
Erbium-doped lithium niobate waveguide amplifier enhanced by an inverse-designed on-chip reflector
本研究提出一种由逆向设计片上反射器增强的3.6厘米长铒掺杂铌酸锂波导放大器，在消除双向泵浦需求降低系统复杂性的同时，实现了40.5 dB内部净增益，为高密度光子集成系统提供新策略。
2025-04-05 physics.optics
Single-frequency integrated laser on erbium-doped lithium niobate on insulator
绝缘体上掺铒锂氧化物（Er：LNOI）平台由于其优异的电光、压电、非线性特性以及在通信C波段的增益特性，在通信、微波光子学和量子光子学等领域具有广阔的应用前景。本文报道了一种基于双腔结构的单频Er：LNOI集成激光器。利用游标效应和增益竞争效应，在1484 nm泵浦下，单频激光器可以稳定工作在1531 nm波长。输出激光器的功率为0.31 μ W，线宽为1.2 MHz，边模抑制比（SMSR）为31 dB。我们的工作允许这种激光源与现有的LNOI组件直接集成，并为完全集成的LNOI系统铺平了道路。
2021-06-01 physics.optics
An erbium-doped waveguide amplifier on thin film lithium niobate with an output power exceeding 100 mW
本文报道了一种输出功率达113 mW、增益16 dB的薄膜铌酸锂掺铒波导放大器，采用大模场面积波导与锥形连接实现单模传播，显著提升放大功率，助力片上高功率激光与放大系统。
2024-05-26 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
A single-frequency single-resonator laser on erbium-doped lithium niobate on insulator
本文通过在单个多模Er:LNOI微环中引入模式相关损耗和增益竞争，实现了单频单模激光输出，输出功率2.1微瓦、边模抑制35.5 dB、线宽1.27 MHz。
2021-06-27 physics.optics
High-efficiency integrated laser on erbium-doped lithium niobate-on-insulator
MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, School of Physics and TEDA Institute of Applied Physics, Nankai University（南开大学物理学院与泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室）
本文提出一种集成掺铒LNOI激光器，结合高掺铒LN、大直径微环谐振器和双向泵浦，在1562 nm实现16.91%斜率效率，首次突破LNOI平台10%效率门槛。
2026-09-15 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
Ion-Implanted Erbium in X-cut Thin-film Lithium Niobate: Luminescence and Low-Temperature Response
本文提出利用聚焦离子束在X切薄膜铌酸锂中实现亚100 nm精度的Er3+确定性掺杂，并通过低温光致发光测量揭示了约50 K以下发射强度和寿命异常下降的热释电抑制机制，为集成光子与低温量子器件提供了新方法。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Integrated Photonic Topology Optimization with Nonvertical Sidewall Profiles: Applications in Lithium Niobate and Silicon
本文实现了基于密度的拓扑优化以设计具有非垂直侧壁轮廓的集成光子器件，支持倾斜和倾斜角侧壁工艺，兼容现有技术与多层介电材料，并成功设计了硅光栅耦合器和铌酸锂双偏振s弯波导。
2025-03-03 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
Tunable single-mode laser on thin film lithium niobate
绝缘体上掺铒锂氧化物激光器（LNOI）在完整的光子集成电路（PIC）中起着重要的作用。在这里，我们展示了一个集成的可调谐耳语厨房单模激光器（WGSML），利用一对耦合的微盘和microwave的LNOI。974 nm单模泵浦光在所设计的微盘中可以产生良好的谐振，有利于产生耳语廊模激光。在1560.40 nm处获得了最大边模抑制比为31.4 dB的WGSML。通过调节温度，WGSMLs的输出功率得到提高，中心波长可从1560.30 nm变化到1560.40 nm。通过改变微盘与微片之间的耦合间隙宽度，获得了1560.60 nm和1565.00 nm波长的WGSMLs。在进一步的研究中，我们还可以利用LNOI的电光效应来获得更精确的可调WGSMLs。
2021-08-29 physics.app-ph physics.optics
Ultra-low loss photonic circuits in Lithium Niobate On Insulator
绝缘体上铌酸锂（LNOI）光子学有望将铌酸锂的优异非线性特性与高对比度波导可实现的高复杂性相结合。然而，迄今为止，制造挑战已经导致高损耗和侧壁成角度的波导，限制了其适用性。我们报道了具有0.4dB/cm的超低传输损耗和75°侧壁角的LNOI单模波导。我们的研究结果开辟了一条通往高效光子平台的道路，其应用范围从高速电信到量子技术。
2017-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Integrated LNOI single-mode lasers by Vernier effect
基于绝缘体上掺铒锂氧化物（LNOI）的微腔激光器是实现LNOI集成光子学的关键器件，近年来受到广泛关注。在这封信中，我们报告了在980 nm连续激光的泵浦下，在两个不同半径的耦合掺铒LNOI微环中利用游标效应实现C波段单模激光。该激光器在大泵浦功率范围内稳定工作，泵浦阈值约为200 μW，边模抑制比超过26dB。高性能的LNOI单模激光器将推动锂酸盐集成光子学的发展。
2021-06-09 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
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
Fluorescence enabled phonon counting in an erbium doped piezo-optomechanical microcavity
该研究提出利用稀土掺杂光机腔的荧光发射替代传统滤波，实现无滤波器单声子计数，实验达到93dB泵浦抑制，边带-泵浦比提升83dB。
2024-12-18 physics.optics
Programmable cavity-enhanced telecom quantum memory in thin-film lithium niobate
Nanjing University（南京大学）
本文提出一种基于薄膜铌酸锂的可编程腔增强量子存储器，实现了高效的电信频段存储与快速光谱控制，展示了高对比度原子频梳的制备及量子纠缠验证。
2026-07-16 physics.optics quant-ph
On-chip Lithium Niobate Heterogeneous Photonic Crystal Nanocavity Laser
本文在掺铒薄膜铌酸锂上制备异质光子晶体纳米束腔，首次实现亚微米模式体积、低阈值（163 μW）的单模片上激光器，为C波段集成光源提供新方案。
2023-12-25 physics.optics
Storage of telecom-band time-bin qubits in thin-film lithium niobate
Shanxi University（山西大学）
本研究首次在薄膜铌酸锂中实现芯片级量子存储，存储时间达400ns，效率1.95%，并成功存储四个时间模式，量子存储保真度达96.8%。
2026-05-13 physics.optics quant-ph
Integrated optical quantum memory controlled by electro-optic effect
针对片上量子存储器的材料需求难题，提出将存储与可控性需求分别分配给稀土离子和铌酸锂，利用电光效应在掺铒铌酸锂微腔中实现可调光量子存储，计算显示可实现高效低噪性能。
2023-10-07 physics.optics quant-ph
Voltage-Programmable Photon Statistics Using a High-Extinction Thin-film Lithium Niobate Modulator
Kirchhoff-Institute for Physics, Heidelberg University（海德堡大学基尔霍夫物理研究所）；Physics Institute, University of Münster（明斯特大学物理研究所）；Pixel Photonics GmbH（Pixel Photonics有限公司）
本文提出了一种可编程光子统计转换器，利用高消光宽频带电光器件在纳秒尺度上确定性地塑造光子数分布，通过电压控制实现泊松分布与超泊松分布的切换。
2026-04-14 physics.optics
