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了解光通信
第 2 章。光纤。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 2.1 光的本质。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 2.1.1 作为电磁波的光。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 2.1.2 极化。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 2.1.3 干扰。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20 2.2 在光纤上传输光。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.25 2.2.1 玻璃特性 .......................29 2.2.2 传输容量 .........................33 2.2.3 操作原理 ...........................33 2.2.4 光纤折射率分布 ........................36 2.3 光在多模光纤中的传播 .........。。。。。。。。。。。。39 2.3.1 斯涅尔定律。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。40 2.3.2 临界角 ............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。41 2.3.3 数值孔径 (NA)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。42 2.3.4 传播模式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。44 2.3.5 模式耦合。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。50 2.3.6 模态噪声。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。51 2.3.7 命名模式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。55 2.4 单模传播。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。56 2.4.1 单模特性 ...... div>............。 。 。 。 。 。 。 . 57 2.4.2 单模光纤中的色散 . . . . . . . . . . div> . . . . . . . . . . . 。 59 2.4.3 模式划分噪声。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 . . . . . . div> 67 2.4.4 反射和回波损耗变化 . . . . . .。。。。。。。.57 2.4.2 单模光纤中的色散 .......... div>...........。59 2.4.3 模式划分噪声。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...... div>67 2.4.4 反射和回波损耗变化 ............< div> 。。。。。。..67 2.4.5 非线性高功率效应 ..。。。。。。。。 < /div>.............69 2.5 塑料光纤 (POF) ... div>............。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 74 2.5.1 POF 研究。 。 。 。 。 。。。。。。。。。。。。。。74 2.5.1 POF 研究。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.76 2.6 硬质聚合物（塑料）包层（二氧化硅）光纤 (HPCF) .........< div> 。。。。。。76
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，
氮化硅弯曲的不对称耦合波导与部分Euler弯曲
光子集成电路（图片）最初是为满足光纤数据传输系统的需求而设计的[1]。近年来，我们目睹了光子整合技术的爆发，并具有不断增长的应用范围。高度活跃的字段包括光传感器[2]，医疗应用[3]，光学频率梳子生成[4]和量子技术[5]仅举几例。综合光子技术的持续进展是由大型生态系统的开发引起的，包括提供开放访问制造服务的铸造厂[6]。硅光子学基于高度成熟的CMOS制造过程，在此scenario中起着重要的作用[6]。尽管传统的绝缘体硅（SOI）技术仍然在CMOS平台中占主导地位，但基于氮化硅波导的图片对于某些应用来说尤其重要[7]。与硅引导结构相比，用氮化硅制造的结构可提供较小的线性和非线性固有传播损失，较低的热光系数以及一个较大的透明度区域，该区域为从可见的中部到中央验收的应用打开了平台。在负面，氮化硅的主要缺点源于其折射率小于硅的折射率。因此，氮化硅波导中的场限制较差，并且弯曲波导切片中的辐射损失变大[8]。这最终限制了集成设备中曲率的最小可接受半径，因此限制了集成规模。可以通过结合次波长的光栅[9]或侧凹槽[10，11]来修改波格的几何形状来减少弯曲整合波导中的辐射损失。尽管如此，这些设计策略需要其他非标准制造步骤。使用匹配的弯曲[12]允许通过将弯曲的总范围调整为前两种模式的节拍长度的倍数，从而减轻恒定曲率部分与直线输入和输出波导之间的过渡处的损失。可以应用于任意长度的弯曲部分的替代方法是通过将相对侧向移动应用于直的和弯曲的波导[13，14]，以最大化不连续性的模式耦合。其他方案基于弯曲波导宽度[15-18]的进行性修改或使用三角学[19]，Spline [10，20，21]，Euler [22-25]，Bezier [16，26]或N -djustable [27]功能。弯曲辐射损失也可以使用不同的算法最小化[28 - 34]。
一个量子点的量子量源多光子纠缠
多个纠结光子的量子状态构成了基于测量的量子计算和全光量子量子中心中继器的重要资源。然而，这种状态的产生具有挑战性，到目前为止，概率方案一直是崇拜的规模。在这里，我们使用自旋光子界面研究了确定性的灌注生成，通过反复的光学操纵，可以发出较长的纠缠光子。特定的，我们采用了带有单个孔自旋的固态INAS量子点。此外，我们将量子点嵌入光子晶体波导中，从而将发射极强烈耦合到单个光学模式并修改光 - 反物的相互作用。与量子点遇到的常见限制是相干自旋控制和光循环跃迁的不兼容。通过应用平面内磁性ELD并选择性地将线性光学偶极子与波导模式耦合，我们测量了光学环境的宽带增加到×14。7，同时还具有驱动光学拉曼过渡的能力。波导几何形状还允许选择性泵送光学转变，导致98％的旋转初始化熟食。我们演示了t ∗ 2 = 23。2 ns自旋去向时间，它超过了使用可比纳米结构的大多数实验。这些功能允许实现一个时态纠缠协议，我们对此进行了详细的分析。由于内置的自旋回波过程，该方案对T ∗ 2不敏感，并且与高磁性ELDS和波导兼容。1％Pr。1％Pr。通过结合谐振光脉冲和拉曼脉冲，该协议可以生成GHz状态和包含QD旋转和N光子的线性簇状态，其中每个光子都以两个时间模式的叠加发射。我们计算2个错误率。光子在考虑逼真的参数和波导的最佳使用时。该协议是通过实验实施的，我们实现了一个旋转铃声状态，其熟食度为66.6％和124 Hz检测率。通过使用自动稳定的双通用干涉仪，我们能够构建精确的GHz和Bell State Delity估计。延伸到三个量子位，我们观察到清晰的连贯性签名，但是，这缺乏能够证明能够纠缠的幅度。通过构建详尽的蒙特卡洛模拟，我们能够包括几乎所有相关的错误，并确定我们的88.5％的旋转旋转熟食作为主要误差机制。其他实验证明了更好的自旋对照，我们讨论了获得更高的善良并扩展到更多量子的几个可能的途径。
腔量子电动力学可以启用para
摘要：将分子耦合到光腔内的量化辐射场已显示出巨大的前景，可以改变化学反应性。在这项工作中，我们表明，可以通过将反应与腔反应强，产生正骨 - 或para取代的产物而不是元产品来从根本上改变硝基苯的基础选择性。重要的是，这些是从腔体以外的同一反应中获得的产物。最近开发的AB从头算法用于理论上计算阳离子卫星中间体的相对能量，这表明所有产品的动力学优选的溴化位点。对腔内和外部的蜂巢中间体的地下电子密度进行分析，我们演示了强耦合如何引起分子电荷分布的重组，这又导致不同的溴化位点直接取决于空腔条件。总体而言，此处介绍的结果可用于了解腔体从机械的角度使用对基态化学反应性的变化，并将前沿理论模拟与最先进但现实的实验腔条件直接连接。■将耦合分子偶联到光腔内的量化辐射场中产生一组光子 - 物质杂种态，称为polaritons。这些极化状态通过调整物质的特性以及光子的特性来以一般和便捷的方式改变化学反应性。23请注意，尽管将极化子用于新的化学的理论预测广泛地，但1已在实验上证明的很大程度上与北极星修饰的反应动力学有关。例如，富尔吉德或类似分子的电子激发态之间的集体耦合以及光腔内量化的光子模式，所谓的电子强耦合（ESC），以增强或抑制光化异构化反应。2，3在另一个示例中，振动激发共同与微腔的光子激发（通常称为振动强耦合（VSC））共同耦合，导致化学动力学可以增强4、5或抑制。6-8在这两个集体耦合方案中，反应的动力学发生了变化，但重要的是，与腔体以外的相同反应相比，没有生成新的产品。最近的理论研究1，9表明，可以通过将分子的电子状态与空腔光子模式耦合来显着修改分子系统的基态。10-20，特别是，已经表明，腔体可以修改Diels- alder反应的内部/EXO选择性，21，22修改了地面质子转移反应屏障和驱动力15，16，并选择性地控制点击反应的乘积。