摘要:锗键(GESN)是CMOS兼容的组IV材料。它的生长受到SN隔离的趋势和GESN层中缺陷的产生的困扰,当它在晶格不匹配的底物上生长时。到目前为止,据报道,在近中音红外光源和光电探测器的直接波段间隙中使用了薄的GESN。在这种交流中,我们报告了高质量的单晶GESN(〜1μm),其压缩应力(-0.3%)和Si基板上的GE缓冲液对GE缓冲液的低缺陷(-0.3%)的生长。然后将生长的GESN制成1.25μm宽度的基座波导。估计的传播损失为1.81 dB/ cm,弯曲损失为0.19 dB/弯曲,测量为3.74μm。在没有GE-O吸收峰在820和550 cm-1处,在最佳制造和测量条件下,提出的GESN波导可能支持超过25μm的波长的光传播。
片上纳米量波导传感器是一种有前途的解决方案,用于使用中红外(miR)区域中的吸收菌印刷物进行微型化和无标记的气体混合物检测。然而,由于吸收光谱的重叠,有机气体混合物的定量检测和分析仍然具有挑战性,报道较少。在这里,将人工智能(AI)辅助波导“光子鼻”作为MIR中的气体混合物分析的增强传感平台提出。凭借支持的波导设计和机器学习算法的帮助,将二元有机气体混合物的miR吸收光谱与任意混合率区分开,并分解为单组分光谱以进行浓度预测。结果,实现了19个混合比的93.57%的分类。此外,气体混合物频谱分解和浓度预测显示,平均根平方误差为2.44 vol%。这项工作证明了MiR波导平台的更广泛的感测和分析能力的潜力,用于多个有机气体成分,用于MIR片段光谱。
我们研究了在两个和三个耦合的平行Schrieffer-Heeger(SSH)波导阵列的边缘的多极拓扑孤子的形成。我们表明,耦合波导阵列中的波导间距(二聚体)中波导间距的独立变化导致其在几个具有不同内部对称性的多个拓扑边缘状态的边缘出现。新兴边缘状态的数量取决于拓扑非平凡的阶段的数组数量。在存在非线性的情况下,这种边缘状态引起了具有独特稳定性特性的多极拓扑边缘的家族。我们的结果表明,准二维拓扑结构之间的耦合基本上丰富了它们中存在的各种稳定拓扑边缘孤子。
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我们报告了通过在硅衬底上外延生长的最初均匀的硅锗 (SiGe) 薄膜中进行相位分离直接激光写入渐变折射率光波导。我们使用了波长为 532 nm 的连续波 (CW) 激光器。激光束聚焦到厚度为 575 nm、Ge 浓度为 %50 的 SiGe 薄膜表面上直径为 5 µm 的光斑。通过熔化表面来诱导 SiGe 薄膜的成分分离,并通过将激光诱导熔化区的扫描速度控制在 0.1-200 mm/s 的范围内来调整成分分布。在高扫描速度下,扫描激光束会产生移动的富 Ge 熔化区,由于扩散限制的 Ge 传输不足,Ge 含量会在后缘积聚。材料特性表明,激光加工的 SiGe 微条带由富含 Ge 的条带芯(> 70% Ge)和富含 Si 的底层包层(<30% Ge)组成。扫描速度相关的相位分离允许制造具有可调成分分布的渐变折射率 SiGe 波导,这些波导通过光学传输测量和使用模拟的模式分析来表征。我们的方法还可以应用于三元半导体 (AlGaAs) 的伪二元合金,其平衡相图与 SiGe 合金的平衡相图相似。
波导电路量子电动力学(波导电路 QED)研究一维超导电路与光物质的相互作用。在电路 QED 中,自然原子被由非线性约瑟夫森结组成的超导量子比特所取代,从而产生与真实原子一样的非谐波能谱。利用超导量子比特,可以研究量子光学现象,并达到由于与电磁场的弱耦合而难以用真实原子实现的新状态。波导 QED 中降维到一维会增加电磁场的方向性,从而减少损耗。在本论文中,我们首先介绍电路量化,为下一部分奠定基础,在下一部分中,我们将研究耦合到半无限传输线的 transmon(电荷不敏感的人工原子)。耦合到半无限波导的原子称为镜子前的原子,是所有附加论文的主题。我们接着总结论文 I 和论文 III 的主要结果:在论文 I 中,我们研究了耦合到半无限传输线的传输子的自发辐射,其中我们考虑了时间延迟效应。我们发现系统动力学在很大程度上取决于与传输线的耦合强度以及原子相对于电磁场的位置,从而导致 Purcell 效应或收敛到具有有限激发概率的暗态。在论文 III 中研究的高阻抗状态下,耦合到高阻抗传输线的传输子的性质发生了剧烈变化。它变得具有高反射性并与镜子一起产生自己的腔体,导致自发辐射动力学中出现腔体模式和真空 Rabi 振荡。
集成的光子学是一种在应用程序的各个领域,包括光学共同传感和生物传感。尤其是,片上生物感应引起了极大的兴趣,这是由于其在低成本,紧凑性和低检测极限方面的潜力。CMOS兼容的氮化硅(SIN X)目前在片上光谱中起着重要作用,是可见/近红外(MR)平台的首选材料[1]。然而,sin x在蓝色/紫外线波长下遭受高吸收损失[2]。已经努力研究了在紫外线波长的波导,但紫外线平台仍处于起步阶段。对于理想的光子平台,低损耗和单模操作对于结合芯片上多个光学组件至关重要。最近,X。Liu等[3]报道了一个单晶AIN平台。从k = 390 nm处的出色胶片质量,中等的波导损失为8 db/cm。然而,即使使用电子束光刻,大波导维度和高指数(N)值为2.2也会导致多模式引导。相反,使用原子层沉积(ALD),氧化铝(A10 X)具有较低的折射率值,高于220 nm [4]的高透明度,可以很好地控制A10 X膜的均匀性和厚度。G.N. West等。 在“ k = 371 nm [5]时,以令人印象深刻的低损失为〜3 db/cm的A1G X波导,需要步进光刻来进行模式波导,然后才能实现单个模式操作。 在402 nm的波长下证明了5 dB/cm的传播损失。G.N.West等。 在“ k = 371 nm [5]时,以令人印象深刻的低损失为〜3 db/cm的A1G X波导,需要步进光刻来进行模式波导,然后才能实现单个模式操作。West等。在“ k = 371 nm [5]时,以令人印象深刻的低损失为〜3 db/cm的A1G X波导,需要步进光刻来进行模式波导,然后才能实现单个模式操作。在402 nm的波长下证明了5 dB/cm的传播损失。此外,它们的平台将氧化硅(Sio X)的实现为硬面膜,后来将其作为顶级层面。尽管这将有效地降低核心和覆层之间的指数对比,然后减少散射损失,但Sio X-覆层不可避免地会抑制平台的生物感应电位。在本文中,我们提出了由常规接触光刻(Karl Suss Ma6对准器)制造的空气层单模A10 X波导。在实施昂贵且耗时的步进光刻之前,该A10 X平台利用了一种高效且具有成本效益的光刻工具来制造紫外线/紫罗兰色频谱设备的研究原型。
摘要 — 当前的量子计算机 (QC) 属于嘈杂的中型量子 (NISQ) 类,其特点是量子比特嘈杂、量子比特能力有限、电路深度有限。这些限制导致了混合量子经典算法的发展,该算法将计算成本分摊到经典硬件和量子硬件之间。在混合算法中,提到了变分量子特征值求解器 (VQE)。VQE 是一种变分量子算法,旨在估计通用门量子架构上系统的特征值和特征向量。电磁学中的一个典型问题是波导内特征模的计算。按照有限差分法,波动方程可以重写为特征值问题。这项工作利用量子计算中的量子叠加和纠缠来解决方波导模式问题。随着量子比特数的增加,该算法预计将比传统计算技术表现出指数级的效率。模拟是在 IBM 的三量子比特量子模拟器 Qasm IBM Simulator 上进行的。考虑到基于计算的量子硬件测量,进行了基于镜头的模拟。以二维本征模场分布形式报告的概率读出结果接近理想值,量子比特数很少,证实了利用量子优势制定创新本征解法的可能性。
研究了采用金属有机化学气相沉积法制备的波长为 m 的 InGaAs 波导光电二极管 (WGPD) 在 40-Gb/s 光接收器中的应用。通过监测暗电流和击穿电压,检查了高温存储和加速寿命测试的可靠性。提取了 WGPD 测试结构的中位器件寿命和退化机制的活化能。通过统计分析检查器件寿命,该分析在预测实际条件下的器件寿命方面非常可靠。WGPD 测试结构的退化机制可以通过暴露的 p-n 结上的钝化层中的离子杂质形成漏电流路径来解释。尽管如此,可以得出结论,WGPD 测试结构对于实际的 40-Gb/s 光接收器应用表现出足够的可靠性。
研究了采用金属有机化学气相沉积法制备的波长为 m 的 InGaAs 波导光电二极管 (WGPD) 在 40-Gb/s 光接收器中的应用。通过监测暗电流和击穿电压,检查了高温存储和加速寿命测试的可靠性。提取了 WGPD 测试结构的中位器件寿命和退化机制的活化能。通过统计分析检查器件寿命,该分析在预测实际条件下的器件寿命方面非常可靠。WGPD 测试结构的退化机制可以通过暴露的 p-n 结上的钝化层中的离子杂质形成漏电流路径来解释。尽管如此,可以得出结论,WGPD 测试结构对于实际的 40-Gb/s 光接收器应用表现出足够的可靠性。