Een studie gepubliceerd in Opto-Electronic Science bespreekt een stuurbare frequentie-omzetter met hoge intensiteit in de ruimtelijke modus richting on-chip-integratie.

Geïntegreerde fotonische apparaten bestaande uit microlasers, versterkers, optische golfgeleiders, frequentieomvormers en modulators op een enkele chip, die controle mogelijk maken over de ruimtelijke modi, frequenties, hoekmomenten en fasen van fotonen, zijn essentieel voor het voorbereiden van hoogdimensionale kwantumverstrengelde toestanden. verwerking van fotoninformatie met hoge capaciteit, volledig optische communicatie en miniaturisatie van fotonisch computergebruik.

De huidige niet-lineaire golfgeleiderapparaten, die ruimtelijke modi en fotonfrequentieconversies integreren, zijn echter sterk afhankelijk van externe optische padcontrole en ruimtelijke lichtmodulatoren, en voldoen niet aan de cruciale vereisten van on-chip-integratie voor fotonische apparaten.

Om dit aan te pakken stellen de auteurs van dit artikel de integratie op de chip voor van een stuurbaar, niet-lineair frequentie-opconversieapparaat in de ruimtelijke modus, gebaseerd op concurrentie in de ruimtelijke modus onder hoge menglichtintensiteit. Deze aanpak bereikt ruimtelijke modi met hoge intensiteit tijdens niet-lineaire frequentieconversie van een LN-golfgeleider en kan worden gecontroleerd door zowel de temperatuur als de fundamentele golflengten af ​​te stemmen.

Gebaseerd op het inter-mode fase-aanpassingsprincipe van optische golfgeleiders, werden de temperatuur, fundamentele signaalfrequentie en intensiteitsomstandigheden afgeleid die nodig zijn voor het genereren van verschillende ruimtelijke modi tijdens het niet-lineaire opconversieproces, waardoor de structurele parameters van de ruimtelijke modus werden verkregen. bestuurbare golfgeleider met opwaartse frequentieconversie.

Vervolgens vervaardigden ze met behulp van fotolithografie in combinatie met het proces van structuurinversie en precisiesnijtechnieken met een diamantmes PPLN multi-mode golfgeleiders die voldoen aan de voorwaarden voor inter-mode faseaanpassing en niet-lineaire frequentie-opconversie.

Met behulp van een 976 nm DFB-laser als pomplicht en een C-band afstembare vezellaser met smalle lijnbreedte als signaallicht, werden stuurbare hoge intensiteitsuitgangen tussen de TM01-, TM10- en TM00-modi bereikt onder variabele temperatuur en signaallichtgolflengten.

Omdat dit proces geen extra optische padcontrole vereist of gebruik maakt van omvangrijke ruimtelijke lichtmodulatoren, legt het een belangrijke basis voor verdere on-chip integratie van hoogdimensionale kwantumverstrengelingsapparaten en mode-division multiplexing-apparaten met grote capaciteit.

Meer informatie: Haizhou Huang et al., Stuurbare frequentie-omzetter met hoge intensiteit in de ruimtelijke modus richting integratie op de chip, Opto-elektronische wetenschap (2024). DOI:10.29026/oes.2024.230036

Aangeboden door Compuscript Ltd