Researchers Realize High-efficiency Frequency Conversion On Integrated Photonic Chip

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hjemprodukt > Press > Forskere innser høyeffektiv frekvenskonvertering på integrert fotonisk brikke

Abstrakt:
Et team ledet av prof. GUO Guangcan og prof. ZOU Changling fra University of Science and Technology i Kina ved det kinesiske vitenskapsakademiet realiserte effektiv frekvenskonvertering i mikroresonatorer via en degenerert sum-frekvensprosess, og oppnådde kryssbåndsfrekvenskonvertering og forsterkning av konvertert signal gjennom å observere de kaskadede ikke-lineære optiske effektene inne i mikroresonatoren. Studien ble publisert i Physics Review Letters.

Forskere innser høyeffektiv frekvenskonvertering på integrert fotonisk chip

Hefei, Kina | Lagt ut 23. april 2021

Koherent frekvenskonverteringsprosess har bred anvendelse i klassiske og kvanteinformasjonsfelt som kommunikasjon, deteksjon, sensing og bildebehandling. Som en bro som forbinder bølgebånd mellom fibertelekommunikasjon og atomovergang, er koherent frekvenskonvertering et nødvendig grensesnitt for distribuert kvanteberegning og kvantenettverk.

Integrert ikke-lineær fotonisk brikke skiller seg ut på grunn av dens betydelige teknologiske fremskritt med å forbedre ikke-lineære optiske effekter ved at mikroresonatorer forbedrer lys-materie-interaksjonen, sammen med andre fordeler som liten størrelse, stor skalerbarhet og lavt energiforbruk. Disse gjør integrerte ikke-lineære fotoniske brikker til en viktig plattform for å dekke optisk frekvens effektivt og realisere andre ikke-lineære optiske effekter.

Imidlertid krever resonansforsterket koherent frekvenskonvertering på brikken flere (tre eller flere) moduser for fasetilpasningstilstand blant distinkte bølgelengder, noe som medfører betydelige utfordringer for enhetenes design, fabrikasjon og modulasjon. Spesielt i anvendelsen av atom- og molekylspektroskopi, gjør den iboende feilen forårsaket av nanofabrikasjonsteknikken til integrerte ikke-lineære fotoniske brikker det vanskelig å matche resonansfrekvensen til mikroresonatoren til atomovergangsfrekvensen.

Forskerne i denne studien foreslo et nytt opplegg for høyeffektiv koherent frekvenskonvertering som krever bare to-modus fasetilpasningstilstand via en degenerert sum-frekvensprosess. De oppnådde presis innstilling av frekvensvinduet (FW): grovinnstilling ved å justere enhetens temperatur med et innstillingsområde på 100 GHz; finjustering med MHz-nivå basert på tidligere arbeid med all-optisk termisk kontroll i et integrert mikrohulrom.

Resultatene viste at den best oppnådde effektiviteten var opptil 42 % under fotonnummerkonverteringen fra 1560 nm bred til 780 nm bred bølgelengde, noe som indikerer en frekvensinnstillingsbåndbredde over 250 GHz. Dette tilfredsstilte sammenkoblingen av telekomfotoner og rubidium (Rb) atomer.

Dessuten verifiserte forskerne eksperimentelt kaskadede χ(2) og Kerr ikke-lineære optiske effekter inne i en enkelt mikroresonator for å forsterke det konverterte signalet, som tidligere ble neglisjert. Dermed var den høyeste konverteringseffektiviteten potensial for å oppnå over 100 % gjennom justering av enhetsfabrikasjonsparametere, og oppfyller samtidig signalkonvertert og forsterket.

Denne studien gir en ny måte for effektiv on-chip frekvenskonvertering, som er ekstremt viktig for on-chip kvanteinformasjonsbehandling.

####

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Jane FAN Qiong
86-551-636-07280

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: