Højintensiv rumlig-mode styrbar frekvens op-konverter mod on-chip integration

En undersøgelse offentliggjort i Opto-Electronic Science diskuterer høj-intensitet rumlig-mode styrbar frekvens op-konverter mod on-chip integration.

Integrerede fotoniske enheder bestående af mikrolasere, forstærkere, optiske bølgeledere, frekvensomformere og modulatorer på en enkelt chip, der muliggør kontrol over fotonens rumlige tilstande, frekvenser, vinkelmomenta og faser, er afgørende for at forberede højdimensionelle kvantesammenfiltrede tilstande, fotoninformationsbehandling med høj kapacitet, optisk kommunikation og miniaturisering af fotonisk databehandling.

Men nuværende ikke-lineære bølgelederenheder, der integrerer rumlige tilstande og fotonfrekvenskonverteringer, er stærkt afhængige af ekstern optisk vejstyring og rumlige lysmodulatorer, hvilket ikke opfylder det afgørende krav om on-chip integration til fotoniske enheder.

For at løse dette foreslår forfatterne af denne artikel integration på chip af en rumlig tilstand styrbar ikke-lineær frekvens opkonverteringsenhed baseret på rumlig tilstandskonkurrence under høj blandende lysintensitet. Denne tilgang opnår rumlige tilstande med høj intensitet under ikke-lineær frekvenskonvertering af en LN-bølgeleder og kan styres ved at indstille både temperatur og fundamentale bølgelængder.

Baseret på inter-mode fasetilpasningsprincippet for optisk bølgeleder, blev temperaturen, grundlæggende signalfrekvens og intensitetsbetingelser, der kræves til generering af forskellige rumlige tilstande under den ikke-lineære opkonverteringsproces, udledt, hvilket opnåede de strukturelle parametre for den rumlige tilstand. styrbar frekvens op-konvertering bølgeleder.

Efterfølgende, ved at bruge fotolitografi kombineret med processen med at danne strukturinversion og præcisionsskæringsteknikker med en diamantkniv, fremstillede de PPLN multi-mode bølgeledere, der opfylder betingelserne for inter-mode fasetilpasning og ikke-lineær frekvens op-konvertering.

Ved at bruge en 976 nm DFB-laser som pumpelyset og en C-bånds afstembar fiberlaser med smal linjebredde som signallys, blev styrbare højintensitetsudgange mellem TM01-, TM10- og TM00-tilstande opnået under variabel temperatur og signallysbølgelængder.

Da denne proces ikke kræver yderligere optisk vejstyring eller brug af voluminøse rumlige lysmodulatorer, lægger den et vigtigt grundlag for yderligere on-chip integration af højdimensionelle kvantesammenfiltringsenheder og storkapacitets mode-division multiplexing-enheder.

Flere oplysninger: Haizhou Huang et al., Højintensiv rumlig-mode styrbar frekvens op-konverter mod on-chip integration, Opto-Electronic Science (2024). DOI:10.29026/oes.2024.230036

Leveret af Compuscript Ltd