摘要:综合硅光子学中的极化依赖性对量子技术的量子状态的操纵有害影响。这些限制对进一步的技术发展具有深远的影响,尤其是在量子光子互联网中。在这里,我们提出了一个基于340 nm厚的硅在绝缘子(SOI)平台上的独立于极化的马赫 - Zehnder干涉仪(MZI)结构。MZI促进了低损失,宽阔的操作带宽以及对制造不完美的宽敞耐受性。,对于横向电动(TE)和横向磁性(TM)模式,我们在100 nm带宽(1500 〜1600 nm)中实现了<10%的过剩损失,> 18 dB的灭绝无线电的灭绝无线电损失。我们在数值上证明了在1550 nm处两个极化的干扰可见性为99%,独立于极化的损失(PDL)为0.03 dB。此外,通过使用相补偿和自我形象的原理,我们将波导锥度的长度缩短了几乎一个数量级,而TE和TM极化的传输均达到95%。到目前为止,所提出的结构可以显着改善整合并促进整体式综合量子互联网的发展。
光频率梳(OFC)参与了大量应用,例如计量,电信或光谱。在过去的几年中,已经探索了不同的技术。使用电气调制器(EOM),可以生成完全可调的OFC,该OFC通过应用的电气射频(RF)信号的频率设置了光学重复速率。为了实现芯片OFC发电机,Silicon Photonics是一项非常合适的技术,受益于大规模制造设施,并且有可能将电子设备与EOM整合在一起。但是,重复速率低于10 GHz的OFC可能具有挑战性,因为此类间距小于基于光栅的光谱分析仪的典型分辨率。为了克服这个问题,使用了基于异差检测技术的两种替代解决方案来对电气RF域上的OFC进行成像。第一种技术包括在调制器上同时应用两个频率,并观察结果的两个梳子之间的跳动。另一种方法是观察OFC和输入激光器之间的跳动,一旦该输入激光器的频率通过Acousto-Oc-Oc-Octic调制器从OFC的中心移动。基于两种测量技术,已观察到包含超过10条线的OFC,重复速率从100 MHz到15 GHz。它们是使用基于4毫米的硅耗尽耗尽的手动马赫 - Zehnder调制器(MZM)生成的,其波长为1550 nm。
Richard Feynman [1]在他的演讲中,在1981年在MIT上举行的计算物理学的第一次讲话中,观察到,以有效的方式对经典概率计算机进行模拟的一般量子进化似乎是不可能的。 他指出,与自然进化相比,量子进化的任何经典模拟似乎都涉及时间放缓,因为以经典术语描述不断发展的量子状态所需的信息量会呈指数呈指数增长。 但是,Feynman并没有将这一事实视为障碍,而是将其视为机会。 他认为,如果它需要太多的计算才能确定复杂的多粒子间间实验中会发生什么,那么建立这样的实验并测量结果的行为就是进行复杂的计算。 的确,所有量子多部分干涉仪都是量子组合,并且一些有趣的计算问题可能基于估计这些干扰器中的内相移。 这种方法导致了量子算法的统一图,并已由Cleve等人详细讨论。 [2]。 让我们从量子间间的教科书示例开始,即双缝实验,在更现代的版本中,它可以按照手机干涉法进行改写(见图,请参见图。 1)。Richard Feynman [1]在他的演讲中,在1981年在MIT上举行的计算物理学的第一次讲话中,观察到,以有效的方式对经典概率计算机进行模拟的一般量子进化似乎是不可能的。他指出,与自然进化相比,量子进化的任何经典模拟似乎都涉及时间放缓,因为以经典术语描述不断发展的量子状态所需的信息量会呈指数呈指数增长。但是,Feynman并没有将这一事实视为障碍,而是将其视为机会。他认为,如果它需要太多的计算才能确定复杂的多粒子间间实验中会发生什么,那么建立这样的实验并测量结果的行为就是进行复杂的计算。的确,所有量子多部分干涉仪都是量子组合,并且一些有趣的计算问题可能基于估计这些干扰器中的内相移。这种方法导致了量子算法的统一图,并已由Cleve等人详细讨论。[2]。让我们从量子间间的教科书示例开始,即双缝实验,在更现代的版本中,它可以按照手机干涉法进行改写(见图1)。
摘要:光子计算因能以比数字电子替代方案高得多的时钟频率加速人工神经网络任务而受到广泛关注。特别是由马赫-曾德尔干涉仪 (MZI) 网格组成的可重构光子处理器在光子矩阵乘法器中很有前途。希望实现高基 MZI 网格来提高计算能力。传统上,需要三个级联 MZI 网格(两个通用 N × N 酉 MZI 网格和一个对角 MZI 网格)来表示 N × N 权重矩阵,需要 O ( N 2 ) 个 MZI,这严重限制了可扩展性。在此,我们提出了一种光子矩阵架构,使用一个非通用 N × N 酉 MZI 网格的实部来表示实值矩阵。在光子神经网络等应用中,它可能将所需的 MZI 减少到 O ( N log 2 N ) 级别,同时以较低的学习能力损失为代价。通过实验,我们实现了一个 4 × 4 光子神经芯片,并对其在卷积神经网络中的性能进行了基准测试,以用于手写识别任务。与基于传统架构的 O (N 2) MZI 芯片相比,我们的 4 × 4 芯片的学习能力损失较低。而在光学损耗、芯片尺寸、功耗、编码误差方面,我们的架构表现出全面的优势。
基于环形谐振器的硅光子发射器非常有吸引力,因为它们占用空间小、运行节能、调制带宽大。凭借这些优势,它们有望取代目前广泛应用于数据中心互连应用的硅马赫-曾德尔调制器[1-3]。此外,硅环形调制器 (RM) 具有波长相关特性,可通过波分复用 (WDM) 提供非常大的数据吞吐量能力,如图 1 所示。因此,它们吸引了大量研究兴趣,用于高性能计算系统所需的下一代光互连解决方案[4]。此外,基于环谐振器的光子开关有望在下一代光子交换系统中发挥重要作用[5]。然而,环形谐振器的特性对温度高度敏感。例如,仅仅一度的温度变化就可能显著降低调制眼图质量,如图 2 所示,其中显示了在两个不同温度下测量的 Si RM 样品的传输特性和 25 Gb/s 眼图,输入波长固定。因此,对于任何基于环形谐振器的设备(包括 Si RM),维持正确温度以实现最佳设备性能的技术都是必需的。之前已报道了几种用于环形谐振器滤波器 [6-9]、开关 [10、11] 和调制器 [12-17] 的温度控制 (TC) 技术。对于基于谐振器的滤波器和开关,
Brillouin光学机电硅光子学电路Brillouin散射是一种非线性光学现象,基于光与结构的机械模式之间的相互作用。Brillouin散射允许生成新的光学频率,并且对于产生超稳定的微波信号或Opto-Microwave转换而引起了极大的兴趣。光力学或光学模式与机械模式之间的耦合最近在硅光子学界中引起了很多关注,其想法是受益于高容量和低成本制造技术[1-4]。然而,在硅光子学中常用的硅在绝缘子指南中自然没有机械模式的良好限制,而锗则可以同时提供良好的光学和机械模式限制[5]。在近年来,在我们的小组中,与Politecnico di Milano合作,在我们的小组中已经开发了GE-GE-GE-GE-GE-Chige Photonics。第一件作品主要针对接近IR范围的电流设备,利用GE量子井结构[6]。最近证明,可以在MID-IR的大波长范围内使用分级的索引sige波导,并且已经获得了包括MACH ZEHNDER干涉仪或集成谐振器的大量无源建筑集团[7]。然后,基于Sige波导的非线性光学效应[8]的芯片上大带宽光源的演示,而光电设备(调制器和光电探测器)的实现最近完成了PhotoNics平台[9]。研究活动将包括:在这种情况下,这项工作的目的是研究硅胶结构的锗,这似乎有望同时限制光学和机械模式。在这种情况下,博士学位项目的目标是研究和开发布里鲁因光学机械的新型平台,依靠Sige Waveguides对Si底物进行。将采用不同的策略来实现同时的机械和光学限制,并根据研究发现将开发创新的设备。
在集总元件 (LE) 配置中驱动电光调制器可实现较小的占用空间、降低功耗并提高高速性能。传统直线 LE 调制器的主要缺点是需要较高的驱动电压,这是由于其移相器较短所致。为了解决这个问题,我们引入了一种具有蛇形移相器的 Mach-Zehnder 调制器 (M-MZM),它可以在 LE 配置中驱动,同时保持光学移相器长度与行波调制器 (TW-MZM) 相同的数量级。需要考虑的设计限制是设备的光学传输时间,它限制了整体电光带宽。首先,我们回顾了与 TW-MZM 相比 LE 调制器的整体功耗改进以及带宽增强,同时还考虑了驱动器输出阻抗和线或凸块键合的寄生效应。然后,我们报告了使用标准 CMOS 兼容工艺在绝缘体上硅 (SOI) 晶片上制造的基于载流子耗尽的 M-MZM 的设计、实现和实验特性。制造的 M-MZM 具有低掺杂 (W1)、中掺杂 (W2) 和高掺杂 (W3) 结,需要 9.2 V pp、5.5 V pp 和 3.7 V pp 才能完全消光,光插入损耗分别为 5 dB、6.3 dB 和 9.1 dB。对于所有三个 M-MZM,使用 50 Ω 驱动器和终端电阻以 25 Gb/s 记录睁眼图。对于无终端电阻的 M-MZM,可以实现更高的数据速率,前提是将低输出阻抗驱动器通过引线或凸块键合到调制器上。最后,我们将 M-MZM 与 TW-MZM 的功耗进行比较,结果显示 M-MZM 在 25 Gb/s 时功耗降低了 4 倍。
摘要。罗彻斯特大学 (UR) 的量子光学/量子信息和纳米光学教育实验室设施 (QNOL) 位于光学研究所的三个房间内,总面积为 587 平方英尺。15 年来,它每年用于教授 4 学分的 QNOL 课程。准备了四个教学实验室,用于产生和表征纠缠和单个(反聚束)光子,展示量子力学定律:(1) 纠缠和贝尔不等式,(2) 单光子干涉(杨氏双缝实验和马赫-曾德干涉仪),(3) 单光子源 I:单个纳米发射器的共焦荧光显微镜,以及 (4) 单光子源 II:汉伯里布朗和特威斯装置,荧光反聚束。此外,基于 QNOL,开发了 1.5 到 3 小时的坚固量子“迷你实验室”,并引入必修课程,以便 UR 的所有光学专业学生都拥有使用量子实验室的经验。门罗社区学院 (MCC) 的学生参加了 UR 的两个迷你实验室。自 2006 年到 2022 年春季,共有约 850 名学生使用实验室提交实验报告(包括 144 名 MCC 学生),超过 250 名学生使用它们进行实验室演示。此外,UR 新生研究项目已成为该设施中一项非常重要的教育活动。所有开发的材料和学生报告均可在 http://www.optics.rochester.edu/workgroups/lukishova/QuantumOpticsLab/ 获得。我们介绍了坚固耐用、普遍可及的实验,这些实验可以引入单独的高级课程或有大量学生的课程。讨论了评估方法、学生知识评估以及他们对量子信息职业的态度。© 2022 光学仪器工程师协会 (SPIE) [DOI: 10.1117/1.OE.61.8.081811]
在本文中,我们提出了一种波导集成干涉传感器,其中在单个等离子体波导中传播的两种等离子体模式之间发生干涉。为了进行传感,通过增加金属电极之间的距离重新排列了垂直等离子体槽波导。因此,与每个金属电极相关的等离子体模式(通常形成混合等离子体槽模式)已被分离,使它们能够在金属电极的相对边缘上独立传播。这允许实现马赫-曾德尔干涉仪,其中光通过传统的锥形结构从光子波导耦合进出结构。值得注意的是,支持等离子体模式的金属电极也可以用作电触点。通过在它们之间施加直流电压,可以有效地分离漂移到其中一个金属电极的离子。因此,马赫-曾德尔干涉仪的一条臂会经历更高的损耗和相位积累,导致马赫-曾德尔干涉仪不平衡和传输下降。这里,透射率的任何变化仅指液体中的离子量,因为干涉仪的输出信号通过与被检查的液体溶液直接接触的参考臂标准化为液体。被检查的液体中的离子总量保持不变,但是,当施加电压时离子会向其中一个金属电极漂移,因此间隙中的离子分布会发生变化。因此,可以通过干涉仪的透射测量来监测液体中离子浓度的任何变化。所提出的配置对干涉仪两个臂之间的透射率变化高度敏感,即使在 1550 nm 的电信波长下也能实现超过 12460 nm/RIU 的创纪录灵敏度。预计中红外波长的灵敏度将进一步增强,这对应于大多数化学和生物化合物的最大吸收峰。
致谢和贡献本文档是由得克萨斯州A&M森林服务公司(TAMFS)的许多计划负责人的贡献制作的。Brad Barber编辑并编辑了该文件。该文件的贡献者包括Brad Barber,Burl Carraway,Don Galloway,Shane Harrington,Jared Karns,Chris Kirby,Wes Moorehead,Jon Motsinger,Fred Raley,Gretchen Raley,Gretchen Riley,Hughes Simpson,Aaron Stottlememer,Aaron Stottlemyer,Jacey Tosh,Jacey Tosh,Rebekah Zeang Zeang和Xufang和Xufang和Xufang和Xuf。照片由Ron Billings和其他TAMFS工作人员提供。在其所有计划和活动中,美国农业部(USDA)和德克萨斯州A&M森林服务部禁止基于种族,颜色,国籍,国籍,性别,宗教,宗教,年龄,残疾,政治信仰,性取向,性取向或婚姻或家庭状况的歧视。援助计划S&PF州和私人林业SADL空间成就数据加载者SAP空间分析项目SFLA南部林地土地评估SGSF南部州立林业森林人SIP州实施计划Abbreviations Used AgriLife Texas AgriLife Extension Service AMO Atlantic Multi-Decadal Oscillation AON Assessment of Need BLM Bureau of Land Management BMP Best Management Practices CARS Community Accomplishment Reporting System CCX Chicago Climate Exchange CFAA Cooperative Forestry Assistance Act CFLA County Forest Landowners Association CTCP Central Texas Conservation Partnership CWPP Community Wildfire Protection Plan EOC Emergency Operations Center EPA Environmental Protection Agency FEMA Federal Emergency Management Agency FEPP Federal Excess Personal Property FIA Forest Inventory Analysis FLP Forest Legacy Program FMAG Fire Management Assistance Grant FRD Forest Resource Development FRP Forest Resource Protection FSP Forest Stewardship Program GIS Geographic Information System GLO Texas General Land Office ICS Incident Command System IFRA Important Forest Resource Area IMT Incident Management Team IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change ISA International Society of Arboriculture MOU Memorandum of Understanding NASA国家航空航天局NASF国家森林国民协会NFGT NFGT国家森林和德克萨斯州非政府组织非政府组织NIMS NIMS国家事件管理系统NIPF非工业私人土地所有者NLCD国家土地覆盖数据库数据库NPS NPS NPS NPS NP decadal振荡PLT项目学习树PSF常设学校基金PTAD财产税援助部RAW RAWS RAWS RAWS RAWS REMATE AUTOMATY WEAKEIT REIT房地产投资信托RIMT地区事件管理团队RVFDA农村志愿者消防部门
