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World File Search System耦合效率
量子计算的限制和挑战
光学综合电路为开发健壮和有效的量子计算机的开发提供了一个非常有希望的平台。对其发展和可伸缩性的关键问题是电路中多个单个光子源的整合。单个光子源的一个主要类别是基于嵌入到半导体光学纳米线（NWQD）中的量子点，允许其准确的交手和确定性整合。在高指数平台（如硅或氮化硅）等高指数平台中的成功集成，由于模态特性的兼容性，具有足够的耦合效率。另一方面，硅硅胶是一个主要的集成平台，结合了直接激光写作等新制造方法，用于定义具有折射率修改的光学结构，可以通过快速原型来提供高度优化和量身定制的电路。首次考虑了基于二氧化硅的波导中NWQD的集成方案，这表明低（〜10 -3）可实现的折射率对比对这种波导与NWQD的兼容性施加了严格的限制，从而在低摄入效率中产生的NWQD通常会导致NWQD。通过考虑一些设计和制造问题，可以证明适当的集成方法具有足够的效率，同时也揭示了局限性和挑战，从而触发了新的研究方向。
使用氟化氩激光直接驱动，以亚兆焦耳激光能量实现高聚变增益
氟化氩 (ArF) 是目前波长最短的激光器，能够可靠地扩展到高增益惯性聚变所需的能量和功率。ArF 的深紫外光和提供比其他当代惯性约束聚变 (ICF) 激光驱动器更宽带宽的能力将大大提高激光目标耦合效率，并使驱动内爆的压力大大提高。我们的辐射流体动力学模拟表明，使用亚兆焦耳 ArF 驱动器可以获得大于 100 的增益。我们的激光动力学模拟表明，电子束泵浦 ArF 激光器的固有效率可以超过 16%，而效率第二高的氟化氪准分子激光器的固有效率约为 12%。我们预计，使用固态脉冲功率和高效电子束传输到激光气体（美国海军研究实验室的 Electra 设施已进行了演示），将 ArF 光传输到目标的“电插式”效率至少应达到 10%。这些优势可以推动开发尺寸适中、成本较低的聚变发电厂模块。这将彻底改变目前对惯性聚变能源过于昂贵和发电厂规模过大的看法。本文是讨论会议主题“高增益惯性聚变能源前景（第 1 部分）”的一部分。
侧面抛光二氧化硅多模纤维泵组合器，用于中期纤维激光器和放大器
侧泵纤维组合仪在纤维激光设计方面具有多种优势，包括分布式泵的吸收，减少热负荷以及提高的柔韧性和可靠性。这些好处对于在MID-IR波长范围内和基于软玻璃光纤的所有纤维激光器和放大器尤为重要。然而，由于泵送二氧化硅纤维和信号引导氟化物纤维的热性质显着差异，常规制造方法面临局限性。为了应对这些挑战，这项工作引入了无融合侧面涂层（D形）基于纤维的泵组合剂的设计，其中包括多模二氧化硅和基于双层氟化物的纤维。结果表明，在主动热控制下，在8小时的连续运行中，在980 nm波长下，稳定的耦合效率超过80％。发达的泵组合仪也已成功整合到线性ER掺杂的纤维激光腔中，显示出2731或2781-nm的中心波长连续生成，输出功率为0.87 w。总体而言，这种创新方法总体而言，这种创新的方法呈现出一种简单，可重复的和可重复的泵组合式的固定效果，可启用型号的玻璃纤维，以启用型号的玻璃技术，并配合了玻璃的效果，并配置了型号的玻璃纤维构成型构成型号的效果。具有独特的构图。
用于氮化硅光子学的高效超材料工程光栅耦合器
摘要：氮化硅 (Si3N4) 是开发低损耗光子集成电路的理想候选材料。然而，标准光纤和 Si3N4 芯片之间的有效光耦合仍然是一项重大挑战。对于垂直光栅耦合器，较低的折射率对比度会导致较弱的光栅强度，从而导致较长的衍射结构，限制了耦合性能。随着混合光子平台的兴起，采用多层光栅排列已成为提高 Si3N4 耦合器性能的一种有前途的策略。在本文中，我们介绍了一种用于带有非晶硅 (α-Si) 覆盖层的 Si3N4 平台的高效表面光栅耦合器的设计。表面光栅完全形成在 α-Si 波导层中，利用亚波长光栅 (SWG) 设计的超材料，可通过单步图案化轻松实现。这不仅为控制光纤-芯片耦合提供了额外的自由度，而且还有助于移植到现有的代工厂制造工艺。使用严格的三维 (3D) 有限差分时域 (FDTD) 模拟，设计了一种超材料工程光栅耦合器，其耦合效率为 − 1.7 dB，工作波长为 1.31 µ m，1 dB 带宽为 31 nm。我们提出的设计为氮化硅集成平台提供了一种开发高效光纤芯片接口的新方法，可用于数据通信和量子光子学等广泛应用。
一种有条不紊的方法设计绝热波导耦合器，用于异质综合光子学
硅光子学在过去十年中已成为未来应用的有前途的解决方案，例如5G Fronthaul，工业自动化，自动驾驶汽车，数据中心，计算机记忆分解和超越[1]的高速光学互连。通过利用互补的金属 - 氧化物 - 塞体导体（CMOS）制造技术先前是为电子工业开发的，已经开发了各种高速主动的光学组件，例如调制器和光电遗传学器[2，3]。此外，在各种FAB中，已优化了被动光学组件（例如光栅耦合器[4]和波导[5]）的生产方法。为了进一步增强从/到光子积分电路（PIC）的被动组件和活动组件之间的光学连接，互连波导的正确设计和形状起着至关重要的作用。随着新的光子构建块的引入，例如硅芯片上III – V光源的异质整合，需要连续改进。有三种通用方法可以在两个波导之间实现光耦合：对接耦合，方向耦合和绝热耦合。对接耦合方法是指直接连接的两个波导的模式曲线匹配。通过最大化模式字段重叠来优化其耦合效率。因此，对于异质整合，在彼此之间需要在不同的组件之间耦合光，对接耦合不是首选选项。此外，定向耦合器的带宽有限，因为节拍长度取决于波长。在定向耦合方法中，当输入波导处的模式耦合到耦合区域的超级模型的叠加时，光耦合在两个平行波导之间。该模式以半节拍的长度从一个波导到另一个波导完全耦合，而节拍长度可以设计为短[6]。但是，在实践中很难精确确定确切的节拍长度，从而使功率传输效率和设备性能不确定。在绝热耦合方法中，
双光子模式制备和匹配效率
[1] A. L. Migdall、S. Castelletto、I. P. Degiovanni 和 M. L. Rastello，“基于相关光子的方法测量探测器量子效率的比较”，Appl. Opt.，第 41 卷，第 2914-2922 页，2002 年。[2] W. Tittel、J. Brendel、H. Zbinden 和 N. Gisin，“使用能量时间贝尔态中纠缠光子的量子密码学”，Phys. Rev. Lett.，第 84 卷，第 4737-4740 页，2000 年。[3] E. Knill、R. Laflamme 和 G. J. Milburn，“一种使用线性光学实现高效量子计算的方案”，Nature，第 41 卷，第 2914-2922 页，2002 年。 409，第 46-52 页，2001 年。[4] T. B. Pittman、B. C. Jacobs 和 J. D. Franson，“存储参量下转换中的伪需求单光子”，Phys. Rev. A，第 66 卷，第 042 303/1-042 303/7 页，2002 年。[5] A. Migdall、D. Branning 和 S. Castelletto，“定制单光子按需源的单光子和多光子概率”，Phys. Rev. A，第 66 卷，第 053 805/1-053 805/4 页，2002 年。[6] M. H. Rubin，“光学自发参量下转换中的横向相关”，Phys. Rev. A，第 54 卷，第 5349-5360 页，1996 年。[7] S. Castelletto、I. P. Degiovanni、A. L. Migdall 和 M. Ware，“关于参数下转换光子源中双光子单模耦合效率的测量”，New J. Phys.，第 6 卷，第 87/1-87/16 页，2004 年。[8] D. N. Klyskho，“结合 EPR 和双缝实验：先进波的干涉”，Phys. Lett. A，第 132 卷，第 299-304 页，1998 年。[9] C. H. Monken、P. H. Ribeiro 和 S. Padua，“优化光子对收集效率
边缘的晶圆和芯片级表征
n近年来，使用CMOS兼容的过程制造硅光子IC（SI PIC）已使具有光学和电函数性具有成本效益的硅芯片的开发。1 - 5）这项技术是光子学 - 电力融合的高性能平台，可在各种行业提供有希望的应用。6 - 9）为增强硅光子学的整合和功能密度，已提出异质和杂交整合方法，以将各种材料系统与单个包装中的各种材料系统相结合。10，11）但是，基于PIC的模块的总成本受到测试，组装和包装过程的影响，这可能占常规INP PIC模块的总成本的80％。12，13）仅产品测试可贡献总成本的约29％，14）对于较不发达的硅光子技术技术，该图可能会增加到约60％ - 90％。15）因此，减少测试，组装和包装成本对于降低基于SI PIC模块的整体成本至关重要。先前的研究采用了两种主要策略来降低测试成本：利用增强的测试结构，16）并增强了测试过程的自动化水平。14）在图片中，一种普遍的测试方法涉及信号通过具有不平衡分裂比的定向耦合器（例如99：1）。这种构造允许99％的信号正常通过波导，而1％的信号被击倒到测试分支。21）17）开发信号通常通过表面耦合器耦合到测试设备，从而促进了自动晶圆级测试系统用于原位和筛选测试的利用。18）然而，在组装和包装阶段，表面光栅耦合器（GCS）在带宽，极化和效率方面遇到限制。19）相比之下，利用点尺寸转换器（SSC）的边缘耦合提供了优点，例如带宽的带宽，降低极化敏感性和增强的耦合效率。20）然而，边缘耦合预先挑战，例如与SSC相关的较大足迹，固定的耦合位置，有限的对齐耐受性和耦合方面的严格规范。
项目名称 用于感测及光学互连的硅光子集成电路 负责人曾汉基教授 (电子学系)
项目名称 用于传感和光学互连的硅光子集成电路 负责人 曾汉基教授（电子工程系） 工学院院长、伟伦电子工程学教授 成员 易丹博士 博士（电子工程），2022 年 陈吴大卫博士 博士（电子工程），2023 年 周学桐博士 博士（电子工程），2023 年 项目描述 本项目旨在开发下一代硅光子集成电路技术，该技术可以提高系统性能，使其超越纯微电子集成电路所能达到的水平。 该团队的核心专业知识是硅光子学，这是中大二十多年的研究成果。作为亚洲最早开发硅光子学的团队之一，该团队拥有一些最先进的硅光子设计，可用于提高通讯设备、3D 成像和量子信息系统的性能。遵循微电子行业无晶圆厂设计业务模式的成功范例，我们将专注于设计，同时利用现有的代工厂制造光子集成电路 (PIC)。该团队将构建子系统，用作其他公司生产的产品的核心组件。他们的产品将包括用于数据中心互连的基于硅光子的 1.6 和 3.2 TbE 光学引擎，以及用于医疗设备和工业计量的小型手持式光学相干断层扫描 (OCT) 成像系统。创始成员包括电子工程系的曾汉基教授、易丹博士、陈吴博士和周学桐博士。曾汉基教授是工程学院院长和伟伦电子工程教授，在硅光子学方面拥有超过 23 年的研发经验，包括成功将新产品推向市场。易丹博士于 2022 年获得中大博士学位，并荣获工程学院最佳论文奖。 David WU Chan 博士于 2023 年获得博士学位，并开发出最先进的工作速度超过 400Gb/s 的硅调制器。周学桐博士于 2023 年获得博士学位，并开发出最先进的先进光纤到芯片接口，该接口可提供同类最佳的性能，具有高耦合效率（耦合损耗小于 0.9dB）和宽工作带宽。