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毫米级行波太赫兹光混频器的研制
1 摘要 — 基于超快光电探测器中的光外差（光）混合的 THz 源非常有前景，因为它们在室温下工作，可能结构紧凑、成本高效，并且最重要的是频率可调性广。然而，它们的广泛使用目前受到 THz 频率下 µW 范围的可用功率水平的阻碍。我们在此介绍一种行波结构，其 THz 频率下的相干长度为毫米级，为大有源面积（~4000 µm 2 ）光混合设备开辟了道路，该设备能够处理超过 1 W 的光泵浦功率，远远超出了使用小有源面积（<50 µm 2 ）的标准集总元件设备的能力，需要保持与 THz 操作兼容的电容水平（<10 fF）。它基于氮化硅波导，该波导耦合到嵌入共面波导中的膜支撑低温生长 GaAs 光电导体。根据本研究详细阐述的该器件的光电子模型，预计毫瓦级功率可达到 1 THz，甚至高于 1 µW，最高可达 4 THz。实验中，使用两个 780 nm-DFB 激光器产生的拍音测量 1 毫米长结构的频率响应，最高可达 100 GHz，清楚地显示了预期的行波特征，即当反向行波的贡献完全消除时，衰减 6 dB，最终达到 ~50 GHz，随后达到 ~100 GHz 的恒定水平。在行波状态下进行操作的实验演示是实现该概念在功率水平和频率带宽方面的最初承诺的第一步。
用于第五代光子的高抑制自振荡上转换混频器...
本文介绍的混频器可以在国际电信联盟分配给 5G 的第一个毫米波频段（24.25 至 27.5 GHz）中产生射频信号。图 3 显示了转换增益 CG 与 LO 频率的关系，范围从 26.25 到 29.5 GHz。CG 为正值，高于 2 dB。此外，为了验证 IF、LO 和 USB 频率下的谐波抑制，图 4 显示了其输出功率谱。在 LO 频率带宽内，混频器具有良好的抑制水平。对于 28.25 GHz 的 LO 频率，USB 信号的抑制最大，约为 25 dB。并且在 LO 带宽内，IF 信号的抑制超过 30 dB。在 27.4 GHz-LO 频率下，LO 抑制在混频器输出端达到最大值 15 dB，对于其他频率，LO 抑制降低，最坏情况下高于 4 dB。
利用四波混频实现双色强度压缩
得益于过去 20 年量子信息科学 (QIS) 的快速发展，潜在的 QIS 应用数量急剧增加，包括量子计算和量子信息处理、量子密码和量子传感。这些应用的物理平台种类也在稳步增加。大多数量子信息载体基于特定频率的电磁辐射，因此不同平台之间的直接接口极具挑战性，甚至不可能实现 [1,2]。这重新引起了人们对解决不同平台之间本地和远程互连问题的兴趣 [3,4]。高效的频率转换器能够改变量子态的频率而不会引起退相干，因此提供了一种理想的解决方案。已经提出并实现了几个这样的系统 [5,6]，其中许多依赖于非线性光学材料，并且通常需要波导或腔体来实现足够的非线性 [7,8]。热原子或冷原子中的非线性过程是一种很有前途的替代方案，因为原子共振附近的非线性相互作用得到了强烈的增强。Rb 或 Cs 原子中的双梯形（或菱形）方案对于频率转换特别有吸引力 [9-11]。鉴于碱金属原子已成为
氧化锌微丝中的相位匹配五波混频
*通讯作者：张顺平，武汉大学物理科学与技术学院、人工微纳米结构教育部重点实验室，武汉 430072；武汉量子技术研究所，武汉 430206，电子邮件：spzhang@whu.edu.cn。 https://orcid.org/0000-0002-8491-0903 崔开波、张天柱，武汉大学物理科学与技术学院、人工微纳米结构教育部重点实验室，武汉 430072 饶涛、张向辉，湖北大学微电子学院、湖北省微纳电子材料与器件重点实验室，武汉 430062 徐红星，武汉大学物理科学与技术学院、人工微纳米结构教育部重点实验室，武汉 430072；武汉量子技术研究所，武汉 430206；武汉大学微电子学院，武汉 430072；河南省科学院，郑州 450046
双平衡混频器 3 - 10 GHz
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石墨烯量子点中激光诱导高阶波混频和谐波产生
我们介绍了在石墨烯量子点 (GQD) 中通过强双频圆形激光场得出的高阶波混频/谐波产生 (HWM/HHG) 与多体相互作用过程的数值研究结果。展示了这种激光场的相对相位对 GQD 中产生的高阶谐波光谱的影响。这可能允许控制产生的谐波的极化。GQD 由最近邻紧束缚 (TB) 模型描述。在扩展的 Hubbard 近似中考虑多粒子相互作用。我们使用我们已经应用的方法求解带电载流子的现场表示中的量子动力学方程，并获得了 GQD 中高阶波混频/谐波产生过程的通用公式。由于光波点系统的对称性匹配，HWM/HHG 产量的显着提高发生在具有特定群对称性的 GQD 中。对所得结果的分析证实了在双频圆形激光场的某些相位下，具有锯齿状边缘的三角形和六边形GQDs中的HWM/HHG具有足够的效率。
石墨烯量子点中激光诱导高次谐波产生和高阶波混频
我们展示了高阶波混频/高次谐波产生（HWM/HHG）的数值研究结果，其中考虑了石墨烯量子点（GQD）中双频圆形强激光场引起的多粒子相互作用过程。显示了这种激光场的相对相位对 GCT 中产生的高阶谐波光谱的影响。这可以控制产生的谐波的极化。 GCT 由紧密耦合的最近邻 (TN) 模型描述。扩展哈伯德近似考虑了多粒子相互作用。我们利用已经应用的方法来解决带电载流子局部表示中的量子动力学方程，并获得了 GQD 中 SVV/SHG 过程的一般公式。对所得结果的分析证实了在双频圆形激光场的某些相位下，具有锯齿状边缘的三角形和六边形GCT中SHG具有足够的效率。
二维有机无机杂化钙钛矿晶体缺陷能级的共振简并四波混频
摘要：二维有机-无机卤化铅钙钛矿由于其光电特性（例如高太阳能转换效率和可见光区域可调的直接带隙）而引起人们的极大兴趣。然而，二维晶体结构中缺陷态的存在会影响这些特性，导致其带隙发射发生变化以及出现非线性光学现象。在这里，我们研究了缺陷态的存在对二维混合钙钛矿 (BA) 2 (MA) 2 Pb 3 Br 10 的非线性光学现象的影响。当两个脉冲（一个以 800nm 为中心的窄带泵浦脉冲和一个带宽为 800-1100nm 的超连续脉冲）入射到钙钛矿薄片上时，会发生简并四波混频 (FWM)，其峰值对应于晶体中存在的缺陷态的能级。与非共振 FWM 过程中发生的虚拟跃迁相比，缺陷态的载流子寿命更长，这使得更多的电子能够被第二个泵浦光子激发，从而导致缺陷能级的 FWM 信号增强。随着薄片厚度的增加，双光子发光的猝灭现象也得到了观察，这归因于厚度较大时薄片内缺陷的存在增加。该技术展示了使用 FWM 检测晶体中缺陷能级的潜力，可用于各种光电应用。关键词：钙钛矿、非线性光学、材料、缺陷、荧光 ■ 简介
量子压缩光探测多维四波混频信号
光场的四波混频 (FWM) 已广泛应用于量子信息处理、传感和存储。它还构成了非线性光谱的基础，例如瞬态光栅、受激拉曼和光子回波，其中相位匹配用于选择物质三阶响应的所需分量。在这里，我们报告了一项实验研究，研究了由 FWM 在热 Rb 蒸汽中产生的一对压缩光束的二维量子噪声强度差谱。该测量揭示了由强泵浦场引起的 AC 斯塔克位移所修饰的 χ (3) 磁化率的细节，与经典的探测和共轭光束强度测量相比具有更高的光谱分辨率。我们展示了如何利用压缩光的量子关联作为光谱工具，与经典工具不同，它对外部噪声具有鲁棒性。
具有共栅极跨导的 1-V 4-mW 差分折叠混频器，采用多反馈实现 18.4-dB 转换增益、+12.5-dBm IIP3 和 8.5-dB NF
摘要 — 本文报道了一种新型差分折叠混频器，该混频器采用多重反馈技术来提高性能。具体而言，我们引入了电容交叉耦合 (CCC) 共栅 (CG) 跨导级，通过提高有效跨导来改善低功耗下的噪声系数 (NF)，同时通过抑制二阶谐波失真来提高线性度。通常，CCC 产生的环路增益会增加三阶互调 (IM3) 失真，从而降低输入参考三阶截点 (IIP3)。在这里，我们建议在 CCC CG 跨导器中加入正电容反馈和第二个电容反馈，不仅可以抑制 IM3 失真电流，还可以增加输入晶体管的设计灵活性。此外，正反馈还通过灵活的设计标准改善了输入阻抗匹配、转换增益和 NF。采用 0.13 µ m 工艺制作的原型机，所提出的混频器工作在 900 MHz，在 1 V 电压下功耗为 4 mW。测得的双边带 (DSB) NF 为 8.5 dB，转换增益 (GC) 为 18.4 dB，IIP3 为 + 12.5 dBm。