薄膜硅锂(TFLN)已成为实现高性能芯片尺度光学系统的有前途的平台,涵盖了从光学通信到微波光子学的一系列应用。此类应用程序依赖于将多个组件集成到单个平台上。然而,尽管其中许多组件已经在TFLN平台上进行了证明,但迄今为止,该平台的主要瓶颈是存在可调,高功率和狭窄的芯片激光器的存在。在这里,我们使用光子线粘结解决了这个问题,将光学放大器与薄膜锂锂反馈电路集成在一起,并证明了扩展的腔二极管激光器,产生了78 MW的高芯片上功率,侧模式抑制较大,大于60 dB,大于43 nm的宽波长可调节性。在短时间内的激光频率稳定性显示了550 Hz的超鼻中固有线宽,而长期记录表明,光子线键合激光器的高无源稳定性具有46小时的无模式跳动操作。这项工作将光子线粘结验证为用于高性能在芯片激光器上的可行集成解决方案,为系统级别的升级和瓦特级输出功率打开了路径。
2 加州理工学院物理、数学和天文学分部及量子技术联盟 (AQT),美国加利福尼亚州帕萨迪纳 91125 状态 光子具有许多有利于实现量子技术的特性 [1]:它们存在于环境条件下,通常不受环境噪声的影响,并且在一定程度上可以轻松产生、操纵和检测。由于它们还可以长距离传播而不会造成重大损失,因此单个光子非常适合量子密钥分发,旨在利用量子不确定性来保护远距离各方之间的消息。然而,光子的这些特性也为实现需要单个光子之间确定性相互作用的量子技术带来了挑战,例如用于光子量子信息处理。集成光子学将在实现长距离(例如全球)、中距离(例如城域或房间大小)和短距离(例如芯片间或芯片内)量子网络中发挥关键作用。但是,用于量子技术应用的光子学平台的性能需要比传统应用的要求好得多,并且在某些方面与传统应用的要求有所不同。例如,量子光子学平台需要:(i)超低损耗,以保存脆弱的量子态;(ii)能够精确控制光子的时间和光谱分布;(iii)允许快速、低损耗的光开关路由量子信息;(iv)能够在可见光和电信波长下工作,这两个波长下有许多单光子源和量子存储器工作,并且存在低损耗光纤;(v)具有强非线性,可高效地进行频率上变频和下变频、量子转导和纠缠光子对生成;(vi)允许集成光电探测器和操作电子设备。领先的集成光子平台硅和氮化硅由于缺乏二阶非线性而无法满足这些要求,这限制了它们的功能 [1]。虽然可以通过晶体改性或异质集成来解决这一问题,但仍需观察其中涉及的权衡因素,例如效率和可扩展性。薄膜铌酸锂 (TFLN) 已成为一种有前途的量子光子平台。LN 对光子透明(带隙约为 4 eV),具有强大的电光 (EO) 效应,允许使用微波快速改变光的相位,并且具有较高的二阶光学非线性,可通过铁电畴调制(即周期性极化)进行设计 [2]。重要的是,4 英寸和 6 英寸 TFLN 晶圆最近已实现商业化,这激发了人们对这一令人兴奋的材料平台的兴趣。
图2 LIDT测量的实验设置:λ /2-半波长相板,p-偏振器,w-楔子,l-镜头,镜头,pm -power仪。在这里:红色箭头 - 泵辐射(1.03 µm),绿色箭头 - 泵的第二个谐波(0.515 µm); b)YB的自相关轨迹:kgw(Pharos)辐射,通过自相关器(GECO,Light Conversion Co,Ltd)和C)571 kHz和298 fs的LIDT测量测量(P OUT-输出功率,P IN- IN -ID IND -ID型泵送功率)。
Niobate锂是其具有挑战性的功能性能的特殊材料,可以适合各种应用。然而,到目前为止,在蓝宝石底物上生长的高品质200毫米li x nb 1-x o 3薄片迄今为止从未报道过这限制了这些潜在应用。本文报告了蓝宝石(001)底物在组合构造中通过化学梁蒸气沉积在蓝宝石(001)底物上对高质量的薄膜沉积的有效优化。使用此技术,LI/NB的流量比可以从单个晶圆上调整≈0.25至≈2.45。在膜的胶片(不同阳离子比)的不同区域进行了各种互补特征(通过不同的效果,显微镜和光谱技术),以研究阳离子化写计数器对纤维属性的影响。接近阳离子化学计量学(Linbo 3),外延纤维具有高质量(尽管有两个平面域,但低镶嵌性为0.04°,低表面粗糙度,折射率和带隙接近散装值)。偏离化学计量条件,检测到次级相(富含NB的流动比的Linb 3 O 8,Li 3 NBO 4具有部分非晶化的Li-foW流比)。linbo 3薄膜对于数据通信中的各种关键应用程序都具有很高的兴趣。
光子综合电路(图片)对于现代数据中心内的数据传输是必不可少的,并且传统上遍布多个应用程序领域,限于散装光学元件,例如LIDAR和BIOSESENT。薄膜硅锂(LNOI)的最新进展显示了LNOI综合光子电路的主要潜力,这些电路表现出强大效应,从而实现了超快和有效的电流调制,但难以通过干蚀刻来处理。出于这个原因,不可能蚀刻紧密的封闭波导 - 通常在硅或氮化硅中实现的 - 这阻碍了材料向商业铸造厂的过渡。虽然硅或磷化物的发育良好,但在欧洲提供了许多商业铸造厂,提供PDK(工艺设计套件),但尼橙色锂的图片并非如此。使用钻石样碳(DLC)的新型制造过程,EPFL的最新进展克服了这一挑战。dlc在1950年代被发现,是一种具有出色硬度的无定形材料,并且能够沉积在纳米薄膜中。使用DLC作为硬面膜,EPFL表现出可靠的蚀刻,紧密限制和低损失图片的可靠制造,损失低至5 dB/m。这种制造方法可以预示新一代紧密限制的Niobate光子集成电路,尤其是用于在基于相干激光的射程,波束成形,光学通信或新兴经典和量子计算网络中的应用。该项目将该制造过程转变为Luxtelligence SA,并开发具有关键构件的工艺设计套件(PDK),特别是高速低压调节器,旨在成为欧洲第一个商业纯式纯种型铸造厂,并将lithium niobate Niobate Niobate niobate集成的光子循环访问。该项目的重点是关键技术,例如波导蚀刻和电极处理,并演示了PDK库中的基本组件,例如波导和电形相位变速器。
摘要:量子状态从微波炉到光学结构域的相干转导可以在量子网络和分布式量子计算中起关键作用。我们介绍了在硅平台上的混合锂锂锂中形成的压电机电设备的设计,该设备适用于微波至光学量子转导。我们的设计基于具有光力学晶体腔的超低模式压电腔的声学杂交。Niobate锂的强压电性质使我们能够通过声学模式介导转导,该声学模式仅与硝酸锂相互作用,并且主要是硅状的,并且具有非常低的电气和声学损失。我们估计,该传感器可以实现<0的固有转换效率高达35%。5添加噪声量子量当与超导式的transmon值偶联并以10 kHz的重复速率以脉冲模式运行时,添加了噪声量子。在这种混合锂硅硅酸盐透射剂中获得的性能改善使其适合通过光学纤维链路连接的超导量子处理器之间的量子纠缠。
作为铁电材料,坦坦酸锂和硝酸锂具有相似的材料特征,例如高骨效应和非纤维光学系数。与尼贝特锂相比,坦坦酸锂提供了更高的光学损害阈值,更宽的透明窗口和较低的双折射,这使其成为高性能电光光子积分设备的有前途的候选者。在这项研究中,我们在声学级锂 - tantalate-in-umbulator晶圆上设计并成功地制造了微环谐振器,证明了它们的可调性和动态调制功能。实验结果表明,已实现的薄膜基于诱导的微锂基微环谐振器的内在Q因子为8.4×10 5,对应于0.47 dB/cm的波导传播损失,调谐效率为1.94 pm/v。更重要的是,与基于薄膜锂锂锂相比,在直接驱动器下,在1550 nm波长围绕1550 nm波长附近的光疗法效应和漂移现象较弱,在当前制造的薄膜lithium lithm lithm lithm lithm lithrate微环中,具有硅质氧化物氧化氧化物的微环,并在硅氧化物中过度呈硅质过度旋转,并置于可音机上的电极。
†同等贡献;电子邮件:aaron.thean@nus.edu.sg摘要 - 我们首次成功证明了创新的后端(beol)兼容的电磁调节器和内存(Eomm)基于niobate基于绝缘体(LNOI)的niobate(lnoi)Micro-Ring Rings Resonator(MRR)的5 ZRRING 0. ZRRICTRRICRICRICRICRICRICRICTRRICRICTRICTRICTRICRICRICTRRICRICTRICRICRICTRICTRICTRICTRICTRICRICRONE (HZO)非挥发性模拟记忆。高的非易失性记忆和调制性能都在单个紧凑型装置中实现,高灭绝比为13.3 dB,出色的效率为66 pm/v,稳定的九态开关,创纪录的耐力超过10 9个循环。这是通过利用LNOI中的Pockels效应来实现的,这是由残留的HZO铁电偏振的电场效应引起的。我们研究了由Eomm和Hybrid热光调制的Eomm启用的可重新配置的Chiplet-interposer光子互连的系统实现。我们的模型显示出与常规电气插座互连相比,潜在的70%能效提高。我们还测试了Eomm与Poet Technologies的400G TX/RX光学插入器芯片的集成,并研究了Eomm设备的有限规模演示。
David Barton Northwestern University,材料科学与工程系dbarton@northwestern.edu摘要薄薄膜锂尼贝特在绝缘子上(TFLN)是一个有前途的经典和量子光子学的平台,因为它具有内在的宽敞的电 - 功能效果,宽阔的透明度窗口,宽阔的透明度窗口和宽面额的可用性。该平台中驾驶电场和折射率之间的直接连接使光场和电场之间的相互作用有了新的相互作用。本演示文稿将主要关注我使用此平台的博士后工作的工作,以创建集成的光子设备到新的和无与伦比的功能。首先,我将在该平台中描述一些设备示例,以利用强大的电彩调制功能,包括飞秒脉冲的产生,高功率和窄线宽激光器以及微波量量子传感器。接下来,我将重点介绍我们在西北部正在从事的一些工作,以了解该材料系统困扰的低频漂移和稳定性问题的材料起源。最后,我们将提出一些未来的工作,以开发新的集成光子材料和设备,以克服尼贝特锂在绝缘子上的局限性。一起,这项工作开发了更好的结构 - 处理 - 良好的设备的绩效指标,同时激发了综合光子学的新材料开发以突出性能和效率的限制。