中国科大集成光学芯片领域新进展 实现高效光子频率转换

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来自中国科大的消息显示,中国科大郭光灿院士团队在集成光学芯片领域取得新进展,该团队邹长铃研究组在集成光子芯片上实现了基于微腔简并模式的高效光子频率转换,并进一步探究了微腔内的级联非线性光学效应,实现跨波段的频率转换和放大。

中国媒体C114中国通信网4月8日报道,据悉,相干光学频率转换在经典和量子信息领域都有广泛的应用,如通讯、探测、传感,成像,同时其也是连接光纤通讯波段和各种原子的跃迁波段的工具,对分布式量子计算和量子网络而言更是不可或缺的接口。因此,最近国际上有大量关于实现高效频率转换器件的实验研究。

其中,集成光子芯片上微腔是实现高效率光学频率转换和其他非线性光学效应的重要平台,其可以增强光和物质相互作用,并具有体积小、可扩展性高、能耗小等优点。然而,在芯片上实现腔增强的频率转换过程,需要满足三个或更多光学模式的相位匹配,这对于器件的设计、加工和调控提出了非常苛刻的要求。

为此,邹长铃研究组提出了一种新颖的简并和频效应,仅需要两个光学模式就可以实现高效率的相干频率转换;研究组还实现了工作波长的精确调控,即通过控制芯片基底温度实现了频率转换匹配窗口的粗调,范围可达100 GHz;除此之外,研究组基于前期光致微腔加热效应的相关工作,实现了MHz量级的精细调控。

基于理论并通过实验验证了“模式简并频率转换的信号还有可能获得一定的增益”这一物理现象,研究组预言称,可通过对芯片的工艺参数的进一步调控实现效率超过100%的频率转换,同时实现信号的转换和放大。

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