يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

قياس الكم التدخل في المصدر السيليكون الدائري الرنان فوتون

8.2K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/55257

⸱

أبريل 4, 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Microsystems Engineering, Rochester Institute of Technology, 2Air Force Research Laboratory, Rome, NY, 3Department of Physics, Florida Atlantic University, 4Quanterion Solutions Incorporated

في هذه المقالة

ملخص

السيليكون رقائق الضوئية لديها القدرة على تحقيق أنظمة الكم متكاملة معقدة. المقدمة هنا هي طريقة لإعداد واختبار رقاقة السيليكون الضوئية لقياس الكم.

الملخص

السيليكون رقائق الضوئية لديها القدرة على تحقيق الدوائر المتكاملة نوعية معقدة معالجة المعلومات، بما في ذلك مصادر الفوتون، والتلاعب و qubit، وكشف المتكاملة فوتون واحد. هنا، نقدم الجوانب الرئيسية لإعداد واختبار السليكون الضوئية رقاقة الكم مع مصدر الفوتون متكامل وتداخل ثنائي الفوتون. الجانب الأكثر أهمية من دائرة نوعية متكاملة والتقليل فقدان بحيث يتم الكشف عن كل من الفوتونات ولدت مع أعلى الإخلاص الممكنة. هنا، نحن تصف كيفية تنفيذ المنخفضة خسارة حافة اقتران باستخدام ألياف فائقة الفتحة العددية لتتناسب عن كثب الوضع في الدليل الموجي السيليكون. باستخدام الأمثل وصفة الانصهار الربط، وربطه الألياف أونة بسلاسة مع الألياف أحادية النمط القياسي. هذا اقتران المنخفضة خسارة يسمح للقياس الإنتاج الفوتون عالية الدقة في مرنان متكامل حلقة السليكون ولاحقة تدخل ثنائي الفوتون من ع المنتجةhotons في تداخل ماخ زيندر متكاملة بشكل وثيق. وتصف هذه الورقة الإجراءات الضرورية لإعداد وتوصيف عالية الأداء والسيليكون الكم الدوائر الضوئية للتحجيم.

المقدمة

السيليكون تبدو واعدة كبيرة بوصفه منصة الضوئيات لمعالجة المعلومات الكمومية 1، 2، 3، 4، 5. واحدة من المكونات الحيوية الدوائر الضوئية الكم هو المصدر الفوتون. وقد وضعت مصادر الفوتون الزوج من السيليكون في شكل المرنانات الدائري الصغير مصنوع عن طريق ثالث ترتيب عملية غير الخطية، عفوية أربع موجة خلط (SFWM) 6 و 7 و 8. هذه المصادر هي قادرة على انتاج أزواج من الفوتونات لا يمكن تمييزها، ....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

ملاحظة: يفترض هذا البروتوكول الذي شرائح الضوئية قد تم ملفقة. كانت ملفقة الشريحة الموصوفة هنا (كما هو موضح في الشكل 1A) في جامعة كورنيل النانومترية الحجم العلوم والتكنولوجيا مرفق باستخدام تقنيات المعالجة القياسية للسيليكون الأجهزة الضوئية 11. وتشمل هذه استخدام رقائق السليكون على العازل (التي تتألف من طبقة السيليكون 220 نانومتر سميكة، وطبقة 3 ميكرون من ثاني أكسيد السيليكون، والركيزة السيليكون 525 ميكرون سميكة)، شعاع الإلكترون الطباعة الحجرية لتحديد الدليل الموجي قطاع (500 نانومتر واسعة)، ومحسنة البلازما ترسيب الأبخرة الكيميائية من الكسوة ثاني أكسيد السيليكون (~ 3 ميكرون سميكة). تم تصميم ال....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

، وقد تم جمع التهم الفوتون الفردية من كل كاشف، فضلا عن تهم من قبيل الصدفة كما ضبطها المرحلة النسبية بين المسارين. التهم الفردية (الشكل 5A) تظهر نمط التدخل الكلاسيكية من MZI مع الرؤى من 94.5 ± 1.6٪ و 94.9 ± 0.9٪. القياسات صدفة (الشكل 5B) تظهر تدخل الكم الدولة المتشابكة، كما هو واضح من التذبذب في ضعف وتيرة نمط التدخل الكلاسيكية، مع وضوح 93.3 ± 2.0٪ (96.0 ± 2.1٪ مع accidentals طرح) . للتأكد من أن الفوتونات هي في المقا.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

هناك تحديات متعددة لمجال الضوئيات متكاملة لالتغلب عليها من أجل لأنظمة معقدة وقابلة للتطوير الأجهزة الضوئية مجدية. وتشمل هذه، ولكنها لا تقتصر على: التحمل تلفيق ضيقة، بمعزل عن عدم الاستقرار البيئية، والتقليل من جميع أشكال الخسارة. هناك خطوات حاسمة في البروتوكول أعلاه التي تساعد على تقليل الخسائر من الأجهزة الضوئية.

واحدة من أهم المتطلبات الحاسمة في تقليل الخسارة مطابقة عن كثب وسائط بصرية من الألياف والدليل الموجي. .......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدينا شيء في الكشف عنها.

شكر وتقدير

تم تنفيذ هذا العمل في جزء في جامعة كورنيل النانومترية الحجم العلوم والتكنولوجيا مرفق، وهو عضو في شبكة تقنية النانو البنية التحتية الوطنية، وهو مدعوم من قبل مؤسسة العلوم الوطنية (جرانت ECCS-1542081). ونحن نعترف الدعم لهذا العمل من مختبر أبحاث سلاح الجو (أي إف آر إل). وتستند هذه المواد على العمل دعما جزئيا من قبل مؤسسة العلوم الوطنية تحت رقم جائزة ECCS14052481.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
3 محاور NanoMax Flexure StageThorlabsMAX312Dمراحل الدقة 3 محاور
أداة تجريد الألياف ثلاثية الفتحاتتجريد العازلةThorlabsFTS4
قنوات وحدة تحكم بيزوThorlabsMDT693BPiezo لمراحل NanoMax
وحدة التحكم في استقطاب الأليافThorlabsFPC5623-Paddle الألياف الاستقطاب القائم على الألياف وحدة تحكم
الألياف الساطورThorlabsXL411ساطور الألياف
القياسي V-Groove حاملالألياف ThorlabsHFV001معيار V-groove جبل
مدبب V-Groove حاملالألياف ThorlabsHFV002مدبب V-groove
جبل الزاوية اليمنى لوحة علوية ل NanoMax المرحلةThorlabsAMA011قوس الزاوية اليمنى
50:50 الألياف البصرية مقرنةThorlabsTW1550R5F150/50 مجمع
الألياف الضوئية الانصهار جهاز الربطFujikuraFSM-40Sنظام
تلميع متعدد التحضير للربط الانصهار - 8 "Allied High Tech15-2100Chip ملمع
GreenLubeAllied High Tech90-209010تلميع زيوت التشحيم
مجداف المقطع العرضي مع الحافة المرجعيةAllied High Tech15-1010-REتلميع جبل
نظام قياس الموجةالضوئية Keysight8164Bالحاسوب المركزي لليزر القابل للضبط
مصدر الليزر القابل للضبط Keysight81606Aقابل للضبط
ليزر مستشعر الطاقة البصريةKeysight81634Bعداد الطاقة
NIR كاشف الفوتون الفرديمعرف QuantiqueID210كاشفات
فوتون أحاديةمعرف كاشف الفوتون الفردي NIRQuantiqueID230كاشفات فوتون أحادية منخفضة الضوضاء تعمل بحرية
PicoHarpPicoQuant PicoHarp 300الفوتون الفردي المرتبط بالوقت
WiDy SWIR InGaAs CameraNIT640U-SINFRARED CAMERA
WDM Bandpassfilter JDS أحادي الطور30055053-368-2.2تنظيف المضخة
WDM Bandpass FilterJDS Uniphase1011787-012مرشحات رفض المضخة
ألياف الفتحة العددية فائقة الارتفاعNufernUHNA-7ألياف عالية المؤشر
ألياف أحادية الوضعالألياف CorningSMF-28الألياف أحادية الوضع القياسية
أداة ثلاث عد مرشحات فائقة

المراجع

  1. Silverstone, J. W., et al. On-chip quantum interference between silicon photon-pair sources. Nat. Photon. 8 (2), 104-108 (2014).
  2. Harris, N. C., et al. Integrated Source of Spectrally Filtered Correlated Photons for Large-Scale Quantum Photonic Systems. Phys. Rev. X. 041047, 1-10 (2014).
  3. Grassani, D., et al.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

شريحة فوتونية سيليكونيةليف بصري ذو فتحة عددية فائقة العلووصْل بالصهرمقياس تداخل ماخ-زيندرتداخل الفوتونينخلط رباعي الموجات التلقائيارتباط التزامن
قياس الكم التدخل في المصدر السيليكون الدائري الرنان فوتون
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.