Researchers Realize High-efficiency Frequency Conversion On Integrated Photonic Chip

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सार:
चीनी विज्ञान अकादमी के चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के प्रो. गुओ गुआंगकैन और प्रो. ज़ू चांगलिंग के नेतृत्व में एक टीम ने एक विकृत योग-आवृत्ति प्रक्रिया के माध्यम से माइक्रोरेसोनेटर में कुशल आवृत्ति रूपांतरण का एहसास किया, और क्रॉस-बैंड आवृत्ति रूपांतरण हासिल किया और माइक्रोरेसोनेटर के अंदर कैस्केड नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभावों के अवलोकन के माध्यम से परिवर्तित सिग्नल का प्रवर्धन। यह अध्ययन फिजिक्स रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुआ था।

शोधकर्ताओं ने एकीकृत फोटोनिक चिप पर उच्च दक्षता आवृत्ति रूपांतरण का एहसास किया

हेफ़ेई, चीन | 23 अप्रैल, 2021 को पोस्ट किया गया

सुसंगत आवृत्ति रूपांतरण प्रक्रिया का संचार, पहचान, संवेदन और इमेजिंग जैसे शास्त्रीय और क्वांटम सूचना क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग है। फाइबर दूरसंचार और परमाणु संक्रमण के बीच वेवबैंड को जोड़ने वाले पुल के रूप में, सुसंगत आवृत्ति रूपांतरण वितरित क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम नेटवर्क के लिए एक आवश्यक इंटरफ़ेस है।

इंटीग्रेटेड नॉनलाइनियर फोटोनिक चिप छोटे आकार, महान स्केलेबिलिटी और कम ऊर्जा खपत जैसे अन्य फायदों के साथ-साथ माइक्रोरेसोनेटर के प्रकाश-पदार्थ इंटरैक्शन को बढ़ाकर नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभावों में सुधार करने की अपनी महत्वपूर्ण तकनीकी प्रगति के कारण अलग है। ये एकीकृत नॉनलाइनियर फोटोनिक चिप्स को ऑप्टिकल आवृत्ति को कुशलतापूर्वक गुप्त करने और अन्य नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभावों का एहसास करने के लिए एक महत्वपूर्ण मंच बनाते हैं।

हालाँकि, ऑन-चिप अनुनाद-संवर्धित सुसंगत आवृत्ति रूपांतरण के लिए अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के बीच चरण मिलान स्थिति के कई (तीन या अधिक) मोड की आवश्यकता होती है, जो उपकरणों के डिजाइन, निर्माण और मॉड्यूलेशन के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियां पेश करता है। विशेष रूप से परमाणु और आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी के अनुप्रयोग में, एकीकृत नॉनलाइनियर फोटोनिक चिप्स की नैनोफैब्रिकेशन तकनीक द्वारा लाई गई आंतरिक त्रुटि, परमाणु संक्रमण आवृत्ति से मेल खाने के लिए माइक्रोरेसोनेटर की गुंजयमान आवृत्ति को कठिन बना देती है।

इस अध्ययन में शोधकर्ताओं ने उच्च दक्षता वाले सुसंगत आवृत्ति रूपांतरण के लिए एक नई योजना का प्रस्ताव रखा है, जिसके लिए डीजेनरेट योग-आवृत्ति प्रक्रिया के माध्यम से केवल दो-मोड चरण मिलान स्थिति की आवश्यकता होती है। उन्होंने फ़्रीक्वेंसी विंडो (एफडब्ल्यू) की सटीक ट्यूनिंग हासिल की: 100 गीगाहर्ट्ज़ की ट्यूनिंग रेंज के साथ डिवाइस के तापमान को समायोजित करके मोटे ट्यूनिंग; एक एकीकृत माइक्रोकैविटी में ऑल-ऑप्टिकल थर्मल नियंत्रण के पिछले कार्य के आधार पर मेगाहर्ट्ज स्तर के साथ फाइन ट्यूनिंग।

परिणामों से पता चला कि 42-एनएम-चौड़े से 1560-एनएम-चौड़े तरंग दैर्ध्य तक फोटॉन-संख्या रूपांतरण के दौरान सबसे अच्छी हासिल की गई दक्षता 780% तक थी, जो 250 गीगाहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति ट्यूनिंग बैंडविड्थ का संकेत देती है। इससे टेलीकॉम फोटॉन और रुबिडियम (आरबी) परमाणुओं का अंतर्संबंध संतुष्ट हो गया।

इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने परिवर्तित सिग्नल को बढ़ाने के लिए प्रयोगात्मक रूप से एकल माइक्रोरेसोनेटर के अंदर कैस्केड χ(2) और केर नॉनलाइनियर ऑप्टिकल प्रभावों को सत्यापित किया, जिसे पहले उपेक्षित किया गया था। इस प्रकार उच्चतम रूपांतरण दक्षता डिवाइस निर्माण मापदंडों को समायोजित करने, एक साथ परिवर्तित और प्रवर्धित सिग्नल को पूरा करने के माध्यम से 100% से अधिक प्राप्त करने की क्षमता थी।

यह अध्ययन कुशल ऑन-चिप आवृत्ति रूपांतरण के लिए एक नया तरीका प्रदान करता है, जो ऑन-चिप क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए बेहद महत्वपूर्ण है।

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संपर्क:
जेन फैन क्यूओंग
86-551-636-07280

कॉपीराइट © चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी)

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