声子极化子能够实现红外光的波导和定位,具有极强的限制性和低损耗。通常使用互补技术(例如近场光学显微镜和远场反射光谱)来探测此类极化子的空间传播和光谱共振。这里,介绍了红外-可见和频光谱显微镜作为声子极化子光谱成像的工具。该技术同时提供亚波长空间分辨率和高分辨率光谱共振信息。这是通过使用可调红外激光共振激发极化子和对上转换光进行宽场显微镜检测来实现的。该技术用于对 SiC 微柱超表面中局部和传播表面声子极化子的杂交和强耦合进行成像。光谱显微镜允许通过角度相关共振成像同时测量动量空间中的极化子色散,并通过极化子干涉测量法在实空间中测量极化子色散。值得注意的是,可以直接成像强耦合如何影响极化子的空间定位,而这是传统光谱技术无法实现的。在强耦合阻止极化子传播到超表面的激发频率下观察到边缘态的形成。该技术适用于具有破坏反演对称性的广泛极化子材料,可用作快速、非微扰工具来成像极化子杂化和传播。
近来,人们对开发工作在短波红外 (SWIR) 波长 [1] 的单光子探测器的兴趣日益浓厚,SWIR 波长定义为工作在约 1000 nm 的 Si 能带边缘之外的波长。光检测和测距 (LIDAR) [2]、透过遮蔽物成像 [3] 和量子通信 [1] 等众多量子技术应用都需要在这些波长下具有这样的单光子灵敏度。例如,由于太阳背景辐射较低且激光安全人眼阈值较高,可通过转移到 SWIR 来改进 LIDAR 应用。在量子通信中,1310 nm 和 1550 nm 的低损耗光纤波长要求任何单光子探测器都能在这些波长下进行探测。虽然超导纳米线探测器 [4] 和 InGaAS/InP SPAD [5] 是现成的单光子探测技术,但 Ge-on-Si SPAD 具有降低后脉冲和提高单光子探测效率的潜力。 [6] 本研究在 260 nm 绝缘体上硅 (SOI) 晶片上制造了 Ge-on-Si SPAD,采用独立吸收、电荷和倍增层几何结构 (SACM) 和横向 Si 倍增层,采用完全兼容 CMOS 的工艺。利用这种几何结构,可以轻松实现与 Si 波导和光纤的集成 [7],从而实现其在量子通信应用中的潜力。Ge 选择性地生长在 SiO 2 沟槽内,与块状 Ge 生长相比,降低了穿线位错密度 (TDD)。研究了这些器件的暗电流特性,以及不同的 Ge 钝化技术对侧壁的影响。
摘要 — 本文提出了一种高效宽带毫米波 (mm-Wave) 集成功率放大器 (PA),该放大器采用了基于低损耗槽线的功率组合技术。所提出的基于槽线的功率合成器由接地共面波导 (GCPW) 到槽线的过渡和折叠槽组成,可同时实现功率合成和阻抗匹配。该技术提供了一种宽带并联-串联合成方法,可增强毫米波频率下 PA 的输出功率,同时保持紧凑的面积和高效率。作为概念验证,我们在 130 nm SiGe BiCMOS 后端 (BEOL) 工艺中实现了紧凑的四合一混合功率合成器,从而使芯片面积小至 126 µ m × 240 µ m,测量的插入损耗低至 0.5 dB。3 dB 带宽超过 80 GHz,覆盖整个 G 波段 (140-220 GHz)。基于此结构,采用 130 nm SiGe BiCMOS 技术制作了高效毫米波 PA。三级 PA 实现了 30.7 dB 的峰值功率增益、40 GHz 的 3 dB 小信号增益带宽(从 142 GHz 到 182 GHz)、测量的最大饱和输出功率为 18.1 dBm,峰值功率附加效率 (PAE) 在 161 GHz 下为 12.4%。极其紧凑的功率合成方法使核心面积小至 488 µ m × 214 µ m,单位芯片面积的输出功率为 662 mW/mm 2 。
HFO 2的基于抗抗抗抗抗抗抗抗抗曲线样薄膜正在越来越多地考虑用于商业设备。然而,即使有最初的承诺,电气特性(例如损耗切线和泄漏电流)的温度灵敏度仍未报告。50 nm厚,4个。%al掺杂的HFO 2薄膜是通过原子层沉积合成的,顶部和底部电极均为锡或pt。对它们的电容与温度的研究表明,pt/al:HFO 2/pt的相对介电介电常数为23.30 6 0.06在室温下,电容的温度系数(TCC)为78 6 86 ppm/c,而tin/al a al a al a fimel a tin/a al a a ilect ppm nectient ppm/c相对持续时间均为32. TCC为322 6 41 ppm/c。这两种设备的电容在1至1000 kHz上的电容差于125至125C。两个电容器在0.03均保持损耗切换,泄漏的电流密度为10 9 –10 7 A/cm 2在125至125至125 C中的泄漏密度在125至125 C之间。 0.79 J/cm 3在125至125 C范围内的51.79%6 2.75%的效率下。pt/al:HFO 2/pt电容器还保持稳定的ESD为9.83 6 0.26 J/cm 3,效率为62.87%62.87%6 3.00%,比同一温度范围内。在两个电容器中的这种低损耗及其热稳定性使抗抗纤维样,掺杂的HFO 2薄膜是温度稳定的微电子学的有希望的材料。
RM Microwave 是 RF/微波行业的马拉松选手之一。51 年前,三个厌倦了在大型公司工作的人成立了技术研究与制造公司,并开始制造有线电视组件。多年来,公司更名为 TRM Microwave,并将日益增长的能力集中在国防市场上。其约 90% 的业务用于国防,其余用于太空任务。TRM 的产品包括无源 RF/微波组件、集成组件和子系统。大量的 RF/微波电路功能(波束形成器、功率分配器、耦合器和混合器)可作为独立产品提供;但更多时候,它们是集成组件的构建块。这些广泛的组件设计让客户相信 TRM 拥有执行具有挑战性的程序的知识和生产能力。随着系统设计人员转向更换行波管放大器,TRM 发现开发用于 GaN 功率放大器的组合器的需求日益增长。除了低损耗,高功率合成器还必须消散设备反射功率产生的热量。该公司的工程师正在开发创新方法来应对这一热管理挑战,这为定向能和导弹计划打开了大门。为了支持其增长,TRM 于今年早些时候扩建了其工厂,将其位于新罕布什尔州贝德福德的工厂面积扩大了一倍,达到约 25,000 平方英尺。该公司在现有建筑上增加了一个两层楼的扩建部分,然后对原有建筑进行了改造,使两层建筑看起来相同。扩建创造了两个制造楼层,一个用于标准生产,另一个用于新产品开发。增加的空间使标准生产流程与价值流保持一致,包括
(1)577 Richardson, DJ 填充光导管。Science 2010 ,330 ,327 − 578 328。 (2)579 Desurvire, E.; 等人。21 世纪光通信中的科学和技术挑战。Comptes Rendus Physique 2011 ,12 ,581 387 − 416。 (3)582 Soref, R. 实现 2 μ m 通信。Nature Photonics 583 2015 ,9 ,358 − 359。 (4)584 Li, Z.; Heidt, A.; Daniel, J.; Jung, Y.; Alam, S.-U.; Richardson, D. 585 J. 用于 2 μ m 光通信的掺铥光纤放大器。 586 Optics Express 2013 , 21 , 9289 − 9297。(5)587 Roberts, PJ; Couny, F.; Sabert, H.; Mangan, BJ; Williams, D. 588 P.; Farr, L.; Mason, MW; Tomlinson, A.; Birks, TA; Knight, JC; 589 Russell, PS 空芯光子晶体光纤的极低损耗。590 Optics express 2005 , 13 , 236 − 244。(6)591 Zhang, H.; et al. 100 Gbit/s WDM 传输 (2 μ m):592 低损耗空芯光子带隙光纤和实心光纤的传输研究。 Optics Express 2015 , 23 , 4946 − 4951。(7)594 Li, Z.;Heidt, A.;Simakov, N.;Jung, Y.;Daniel, J.;Alam, S.;595 Richardson, D. 二极管泵浦宽带掺铥光纤放大器,用于 1800 − 2050 nm 窗口的光通信。597 Optics express 2013 , 21 , 26450 − 26455。(8)598 Frehlich, R.;Hannon, SM;Henderson, SW 2 μ m 相干多普勒激光雷达在风测量中的性能。大气与海洋技术杂志1994, 11, 1517−1528。 (9) Taczak, TM; Killinger, DK 研制出一种可调、窄线宽、连续2.066μm Ho:YLF激光器,用于遥感大气中的 CO2 和 H2O。应用光学1998, 37, 8460−8476。
通过传播光子耦合孤立的量子系统是量子科学1,2中的一个中心主题,具有开创性应用的潜力,例如分布式,易于故障的量子计算3 - 5。迄今为止,光子已被广泛用于实现高保真远程纠缠6 - 12和州转移13 - 15,通过补偿效率低下的条件,这是一种从根本上概率的策略,对通信率限制了限制。相比之下,在这里,我们在实验上实现了确定性,直接量子状态转移的长期提议16。使用有效的,参数控制的发射和微波光子的吸收,我们显示了按需,高保真状态的转换和两个分离的超导腔量子记忆之间的纠缠。传输速率比任何一个内存中的光子损失率要快,这是复杂网络的基本要求。通过在多光子编码中转移状态,我们进一步表明,使用腔记忆和与状态无关的转移会产生引人注目的操作性,从而确定性地减轻传输损失,并纠正量子误差。我们的结果为跨网络确定性量子通信建立了令人信服的方法,并将实现超导量子电路的模块化缩放。直接量子状态转移是一种快速而确定性的方案,用于与量子网络中传播光子的量子通信16。在此协议中,发送节点以形状的光子波袋排放量子状态,然后被接收节点吸收。这需要在光与物质之间进行强,可调节的效果,以及在共享通信频率下的有效传递;到目前为止,由于光子耦合和传递8的效率低下,光网络中的状态转移已经高度概率。相比之下,超构型微波电路可以将低损耗与强耦合结合在一起。这个平台非常适合实现按需状态转移,因此可以以模块化的方式扩展量子设备。为此,成功接口的微波记忆和传播模式已成功实现受控的光子发射17 - 20和吸收21 - 23。由于需要高效,频率匹配的光子传输所带来的困难,因此,确定性量子在距离处的目标仍然难以捉摸。
欧盟研究:氮化镓制成的节能芯片可提高效率并减少二氧化碳排放量 菲拉赫,2022 年 11 月 23 日——欧洲研究团队开发了由半导体材料氮化镓制成的紧凑、低成本节能芯片。这为电动汽车无线充电、将可再生能源整合到电网以及实现可持续的 5G 部署开辟了能源效率的新维度。紧迫的能源转型、减少二氧化碳排放和不断增长的能源需求是我们这个时代的挑战性话题。效率比以往任何时候都更加重要。高效地产生、控制和使用能源是数字化和脱碳的关键杠杆。智能技术和氮化镓 (GaN) 等新型半导体材料在这里发挥着关键作用。GaN 功率半导体可在小空间内提供更多功率,节省能源,从而最大限度地减少二氧化碳排放量。在“UltimateGaN”研究项目中,来自科学和工业领域的团队已将任务设定为使 GaN 技术的优势可用于许多应用。结果是开创性的。材料和工艺技术的进一步发展使得未来能够以具有全球竞争力的成本提供高效、紧凑的GaN节能芯片。许多应用都可以从中受益——从电动汽车的无线充电到太阳能低损耗、平稳接入电网,再到5G网络的快速、经济高效扩张。例如在能源效率方面,为电动汽车无线充电开发的原型能够以96%的效率传输能量。相比之下,目前市场上的系统的效率最多为93%。能源效率提高3%,到2030年每年可以减少约170万吨二氧化碳,这大致相当于约一百万辆内燃机汽车的排放量。英飞凌科技奥地利公司首席执行官 Sabine Herlitschka 表示:“能源效率是节约能源和减少二氧化碳排放的全球最大资源之一。氮化镓功率半导体是可持续发展的真正领跑者。结果表明,欧洲的研究对能源效率做出了决定性的贡献。每一个百分点都很重要,是
量子发射体(例如离子、原子、 NV 中心或量子点)与谐振器光学模式的强耦合和较长的腔光子寿命对于量子光学在基础研究和实用量子技术的众多应用中至关重要。有望满足这些要求的系统是光纤微腔 [1-4]、离子束蚀刻介质谐振器 [5] 或微组装结构 [6]。发射体和腔光子之间的强耦合可以通过很小的腔体体积和非常短的光学腔来实现。然而,对于许多现实的量子装置,由于技术困难,腔镜不能放置得太近:对于囚禁离子系统,短腔会导致介质镜带电并导致射频离子囚禁场畸变 [7];对于中性原子,由于需要将原子输送到腔内以及需要从光学侧面进入腔体进行冷却和捕获[8,9],短腔长受到限制。因此,用于量子光学装置应用的光学腔需要结合强耦合率和低损耗,同时保持镜子足够远。实现强耦合的一种方法是使腔体处于(近)同心配置中 [10]。这使腔中心的光模场腰部最小化,从而使发射极-光子耦合最大化,但是由于镜子上的模场直径较大,会增加削波损耗,从而限制了由腔协同性所能实现的最大腔性能。增加腔中心场振幅的另一种方法是通过调制镜子轮廓来创建某种干涉图案 [11]。我们假设我们不受球形腔的限制,即我们可以使用例如聚焦离子束铣削或激光烧蚀来创建任意形状的镜子,如第 6 节中更详细讨论的那样。在这里,我们用数字方式探索了腔镜的调制球面轮廓,这些轮廓会产生高度局部化的腔模式,同时保持较低的损耗。通过这种方法,我们发现了一种镜子轮廓的流形,它可以提供比同心腔更低的损耗率,从而实现更高的协同性。与我们之前的工作 [ 11 ] 相比,在这里我们不需要先验地了解我们想要生成的确切模式形状(特别是特定的
通过传播光子耦合孤立量子系统是量子科学的中心主题 1、2,具有实现分布式容错量子计算 3 – 5 等突破性应用的潜力。到目前为止,光子已被广泛用于实现高保真远程纠缠 6 – 12 和状态转移 13 – 15,方法是用条件反射补偿效率低下,这是一种限制通信速率的概率性策略。与此相反,我们在这里通过实验实现了一个长期存在的确定性直接量子态转移的提议 16。利用高效的、参数控制的微波光子发射和吸收,我们展示了两个孤立超导腔量子存储器之间按需的高保真状态转移和纠缠。传输速率比任一存储器中光子的丢失速率更快,这是复杂网络的基本要求。通过以多光子编码传输状态,我们进一步表明,使用腔体存储器和状态独立传输创造了惊人的机会,可以通过量子误差校正确定性地减轻传输损耗。我们的研究结果为跨网络的确定性量子通信建立了一种引人注目的方法,并将实现超导量子电路的模块化扩展。直接量子态转移是一种快速、确定性的量子通信方案,用于在量子网络中传播光子 16 。在该协议中,发送节点以成形的光子波包形式发射量子态,然后被接收节点吸收。这需要光和物质之间强大的可调耦合,以及在共享通信频率上高效传输光子;到目前为止,由于光子耦合和传输效率低下,光网络中的状态转移具有高度概率性 8 。相比之下,超导微波电路可以将低损耗与强耦合相结合。该平台非常适合实现按需状态转移,从而以模块化方式扩展量子设备。为此,超导微波存储器和传播模式已成功对接,独立实现受控光子发射 17 – 20 和吸收 21 – 23。然而,由于高效、频率匹配的光子传输需求带来的困难,远距离确定性量子通信的目标至今仍未实现。