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在相干种子波导中的广义相干光钙效应
相干的光藻效应导致在相干光束的吸收干扰下产生电流，并允许铭文的空间充电光栅铭文，从而导致二阶敏感性（𝝌（2））。铭刻的光栅会自动导致干扰光束之间的准阶段匹配。理论和实验研究，考虑到第二次谐波产生的堕落病例，显示出显着的转化效率提高。然而，理论和实验之间的联系尚未完全确定，因此对于给定材料平台的一般准则和可实现的转换效率仍不清楚。在这项工作中，在理论上分析了光学波导中相干光钙化效应的现象学模型。该模型预测了非排优体总和生成的存在准阶段匹配光栅，这是第一次在实验中确认。此外，配制了连贯的光藻过程中空间充电光栅铭文的时间动力学。基于开发的理论方程式，提取了氮化硅化学过程的材料参数。获得的结果提供了比较不同平台的性能和潜力的基础。这项工作不仅补充了一致的光钙效应理论，而且还使我们能够确定关键参数和限制因素，以铭文（2）光栅。
具有通用阻抗匹配和转换光学的完美波导耦合器
摘要：有效的能量转移对于电磁通信至关重要。因此，生产一个实现宽带的波导耦合器，非反射传输是一项艰巨的任务。随着基于硅的集成光子电路的发展，芯片耦合变得越来越重要。尽管已经开发出各种用于芯片耦合的辅助器，但它们通常具有限制，例如长耦合长度，低耦合效率和狭窄的带宽。这是由于无法消除两个波导之间的反射。在这里，我们介绍了一种使用通用阻抗匹配理论和转换光学的方法，以消除两个波导之间的反射。使用此方法的耦合器称为通用阻抗匹配的耦合器，具有最短的次波长耦合长度，99.9％的耦合效率和宽带宽度。
与波导量子电动力学生成空间纠缠的巡回光子
实现完全连接的量子处理器网络，需要分发量子纠缠的能力。对于遥远的处理节点，可以通过生成，路由和捕获空间纠缠的巡回光子来实现。在这项工作中，我们使用直接耦合到波导的超级传感器量子矩来证明这种光子的确定性生成。尤其是我们生成两光子N00N状态，并表明发射光子的状态和空间纠缠可通过量子频率调谐。使用正交振幅检测，我们重建光子模式的力矩和相关性，并证明状态制备保真度为84％。我们的结果提供了使用量子干扰在波导量子量子架构中产生的巡回传送方案实现量子通信和传送方案的途径。
具有超导人造巨原子的波导量子电动力学
量子电动力学中光与物质相互作用的模型通常采用偶极近似 1,2，其中与原子相互作用的电磁模式的波长相比，原子被视为点状物体。然而，当原子尺寸与模式波长之比增加时，偶极近似不再成立，原子被称为“巨原子” 2,3 。到目前为止，巨原子领域固态器件的实验研究仅限于耦合到短波长表面声波的超导量子比特 4–10 ，只探测单一频率下的原子特性。在这里，我们使用一种替代架构，通过将小原子在多个但分隔良好的离散位置耦合到波导来实现巨原子。该系统能够实现可调原子-波导耦合，具有较大的开关比 3 ，并且耦合谱可通过器件设计进行工程设计。我们还展示了多个巨型原子之间的无退相干相互作用，这些相互作用由波导中的准连续模式谱介导，这是使用小原子无法实现的效应 11 。这些特性允许此架构中的量子比特在原位在受保护和发射配置之间切换，同时保留量子比特-量子比特相互作用，为高保真量子模拟和非经典巡回光子生成开辟了可能性 12,13 。
具有超导人造巨原子的波导量子电动力学
光与物质相互作用的模型通常采用偶极子近似 [1,2]，在该近似中，原子与与之相互作用的电磁模式的波长相比，被视为点状物体。然而，当原子尺寸与模式波长之比增加时，偶极子近似不再成立，原子被称为“巨原子” [2,3]。到目前为止，对巨原子领域固态器件的实验研究仅限于与短波长表面声波耦合的超导量子比特 [4-10]，仅探测单一频率下的原子特性。在这里，我们采用了一种替代架构，通过将小原子与多个但相隔良好、离散的位置的波导耦合来实现巨原子。我们对巨原子的实现使得可调的原子-波导耦合成为可能，该耦合具有大的导通比，并且可以通过器件设计来控制耦合谱 [3]。我们还展示了多个巨原子之间的无退相干相互作用，这种相互作用由波导中模式的准连续谱介导，这是小原子无法实现的效应 [11]。这些特性使该架构中的量子比特能够在保护配置和发射配置之间原位切换，同时保留量子比特之间的相互作用，为高保真量子模拟和非经典巡回光子生成开辟了新的可能性 [12, 13]。原子直接耦合到波导的器件可以通过波导量子电动力学 (wQED) 很好地描述。超导电路为实现和探索 wQED 物理提供了一个理想的平台，因为它可以实现
手性波导 QED 中多体光子束缚态的动力学
我们从理论上研究了手性波导中光子的少体和多体动力学。特别是，我们研究了脉冲通过手性耦合到波导的 N 个两级系统集合的传播。我们表明，该系统支持相关多光子束缚态，这些束缚态具有明确定义的光子数 n，并以 1 =n 2 的群延迟比例在系统中传播。这产生了一个有趣的结果，即在传播过程中，入射相干态脉冲会分解为不同的束缚态分量，这些分量可以在足够长的系统中在输出端空间分离。对于足够多的光子和足够短的系统，我们表明 n 体束缚态的线性组合恢复了自诱导透明中众所周知的平均场孤子现象。因此，我们的工作涵盖了从少光子量子传播到真正的量子多体（原子和光子）现象以及最终的量子到经典跃迁的整个范围。最后，我们证明束缚态可以与额外的光子发生弹性散射。总之，我们的结果表明，光子束缚态是真正独特的物理对象，它来自光子和两级发射器之间最基本的光物质相互作用。我们的工作为在手性波导 QED 中研究量子多体物理和光子孤子物理打开了大门。
使用极化光栅的波导和光纤之间的垂直耦合
手稿于2023年12月12日收到；接受出版日期2024年1月10日；当前版本的日期2024年1月23日。Gilles Freddy Feutmba和Yu-tung Hsiao的工作得到了研究基金会的博士学位赠款基础研究 - 根据赠款1S68218和赠款1SHF924N的支持。（通讯作者：Jeroen Beeckman。）Xiangyu Xue, Brecht Berteloot, Yu-Tung Hsiao, Kristiaan Neyts, and Jeroen Beeckman are with the Liquid Crystals and Photonics Research Group, ELIS Department, Ghent University, 9052 Ghent, Belgium (e-mail: Xiangyu.Xue@UGent.be; Brecht.Berteloot@UGent.be; yutung.hsiao@ugent.be; kristiaan.neyts@ugent.be;Enes Lievens and Gilles Freddy Feutmba are with the Liquid Crystals and Photonics Research Group, ELIS Department, Ghent University, 9052 Ghent, Belgium, and also with the Photonics Research Group, Department of Information Technology, Ghent University-imec, 9052 Ghent, Belgium (e-mail: Enes.Lievens@UGent.be; GillesFreddy.Feutmba@UGent.be).lukas van Iseghem和Wim Bogaerts与比利时Ghent University-IMEC信息技术系的光子研究小组一起，比利时Ghent（电子邮件：lukas.vaniseghem@ugent.be; wim.bogaerts; wim.bogaerts@ugent.be）。本信中一个或多个数字的颜色版本可从https://doi.org/10.1109/lpt.2024.3352278获得。数字对象标识符10.1109/lpt.2024.3352278
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]。
拓扑和常规的纳米量波导，用于定向量子光学
集成量子光子学中的方向性已成为在单光子水平上实现具有非线性的可伸缩量子技术的有前途的途径。拓扑光子波导已被提出是一种在芯片上利用这种定向光 - 物质相互作用的新方法。然而，与常规线缺陷波导相比，嵌入式量子发射器与拓扑波导的定向耦合的强度仍然存在。在这项工作中，我们使用实验，理论和数值分析的组合对一系列波导中的方向耦合进行了研究。我们定量地表征了光照耦合在几个拓扑光子波导上的位置依赖性，并基准了其定向耦合性能与常规线缺陷波导。我们得出的结论是，与传统的线缺陷波导相比，拓扑波导的表现不佳，将其定向光学凭证构成疑问。证明这不是领域成熟的问题；我们表明，最新的逆设计方法，同时能够改善这些拓扑波导的定向发射，但仍将它们显着地落后于常规（滑动平面）光子晶体波导的操作。我们的结果和结论为改善定量预测的量子非线性效应的实施铺平了道路。
输出端口隔离度更高的毫米波宽带波导功率分配器
摘要 — 我们提出了一种新型紧凑型宽带波导 T 结功率分配器，特别适用于毫米波和太赫兹频率。它将基于基板的元件整合到波导结构中，以提供输出端口的隔离和匹配。内部端口引入在基板上形成为 E 探针的 T 结的顶点。这有助于将反射能量从输出端口有效地耦合到与 E 探针集成在同一基板上并通过薄膜技术制造的新型薄膜电阻终端。设计、模拟和制造了适用于 150-220 GHz 频带的功率分配器，以实验验证理论和模拟性能。结果表明，模拟和测量结果具有极好的一致性，对于三端口设备，输入和输出端口的回波损耗显著为 20 dB，输出端口之间的隔离度优于 17 dB。此外，测量的插入损耗小于 0.3 dB，幅度和相位不平衡分别为 0.15 dB 和 0°。此外，分压器对内置吸收负载的电阻材料的尺寸和薄层电阻具有出色的耐受性，使该设备成为毫米波和太赫兹系统（特别是射电天文接收器）非常实用的组件。