Name: Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T10:30:00.000+00:00
Duration: 12 min 19 s
Description: Keşfedin entegre fotonik foton çifti kaynağını kuantum girişim ölçümleriyle karakterize etme yöntemini. Bu teknik, silikon halka rezonatörü kullanarak çip ölçeğinde ilişkili foton kaynakları geliştirmeyi sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı (Hibe ECCS-1542081) tarafından desteklenen Cornell University Nanoseviye Bilim ve Teknoloji Tesisi, Ulusal Nanoteknoloji Altyapı Ağı üyesi, en kısmen gerçekleştirilmiştir. Biz Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuarı (AFRL) bu iş için destek için minnettarım. Bu malzeme kısmen Ödülü sayılı ECCS14052481 altında Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen çalışma dayanmaktadır.

NOT: Bu protokol fotonik çip zaten fabrikasyon olduğunu varsayar. (Şekil 1A&#39;da gösterilen) burada tarif edilen çip silikon fotonik cihazlar 11 için standart işleme teknikleri kullanılarak Cornell University Nanoseviye Bilim ve Teknoloji Tesisinde imal edilmiştir. Bu (220 nm-kalınlıkta silikon tabakasından oluşan, silikon dioksit, 3-mikron tabakası ve 525 um kalınlığında bir silikon substratı) Silikon yalıtkanda gofret kullanımını elektron demeti şerit dalga kılavuzlarını tanımlamak içerir (500 nm çapında), ve silikon dioksit kaplama (~ 3 um kalınlığında) plazma arttırılmış kimyasal buhar birikimi. Mikro-halka rezonatörleri 18.5 um bir iç yarıçapı ve 150 nm&#39;lik bir dalga kılavuzu-için-halka boşluğu ile tasarlanmıştır. Bu cihaz için liyakat Şekil kaybı, kalite faktörünün, serbest spektral aralığı ve dispersiyon içerir. 1. Fotonik Çip Hazırlık <ol><li> Küçük bir Amoun yerleştirinbir çapraz kesit parlatma montaj balmumu t ve ~ 130 ° C ısıtılır. Not: kullanılan mum miktarı numunenin büyüklüğü monte edilmiştir bağlıdır. Çok fazla çip yönleri üzerinde balmumu neden olurken, hareketsiz çip tutmak için yeterli mum olmalıdır. </li><li> balmumu ile monte cilalama kısmına fotonik çip yerleştirin. çip montaj doğru düz olacak şekilde mum tamamen eriyene emin olun. yönleriyle zarar vermemek için çip işlerken plastik cımbız kullanın. </li><li> balmumu katılaşsın bağlama ortam havasındaki soğumaya bırakın. bundan daha hızlı Soğutma çipe hasara yol açabilir. </li><li> Çip yönleriyle parlatmak. NOT: istenenden daha çip daha uzağa parlatma neden olabilir çok agresif bir ped ile başlayan olarak doğru alıştırma pedi seçmek önemlidir. <ol><li> cilalama sadece birkaç saniye parlatıcı ve parlatmak için monte takın. 3 um pürüzlülüğüne sahip bir ped olduğu gösterilmiştirYaklaşık 1 cm faset uzunlukları ile silikon çipler için iyi bir başlangıç ​​noktasıdır. </li><li> parlatma montaj çıkarın ve çip monte edilir nasıl seviye belirleme çip faset inceleyin. NOT: Bir mikroskop dalga kılavuzu uçları ve çipin faset arasındaki mesafeyi ölçmek için yararlıdır. Bu ölçümler, faset ve belirlenecek dalga kılavuzu arasındaki açı izin verir. </li><li> yonganın tesviye geliştirmek için parlatıcı üzerinde mikrometre gerekli ayarlamaları yapın. </li><li> çipin faset kadar 1.4.1-1.4.3 adımları tekrarlayın ve dalga kılavuzlarının birbirlerine ortogonal olan 0.15 ° dahilindedir. </li><li> Polonya ~ olduğu kadar, geri kalan mesafeyi izlemek üzere her bir adım arasında çip kontrol 50 um, ~ 100 um &#39;lik adımlarla çip parlatmak için bırakılır. herhangi bir noktada kaplama yüzeyinden delaminating görünüyorsa, ped alt çipin üstten cila şekilde döndüğünden emin olun. NOT: Aynı zamanda su yerine cilalama yağı kullanması için yardımcı olabilir. Bu delaminasyon kaplama stres bir sonucudur ve fabrikasyon işlemi optimize edilmesi gerekmektedir bir göstergesidir. </li><li> olduğu kadar, ~ kalan 20 um 1 mikron perdahlama pedi ve cila değiştirin. </li><li> 0.5-um ped değiştirmek ve bir 15 um için parlatma devam edin. </li><li> düzgün bir yüzünü sağlamak için final 5 um için 0,1-um takımını kullanarak. Önce ve parlatma sonra silikon fotonik çipin faset mikroskop görüntüleri, Şekil 2&#39;de gösterilmiştir. </li></ol></li><li> ~ 130 ° C balmumu erimesine izin vermek için bağlanmış bir çip ile montaj ısıtın. </li><li> Bal mumu tamamen eriyince, monte edildiği yerden çipi çıkartıp yavaş yavaş soğumasını bekleyin. </li><li> aseton, izopropanol, ve su kullanarak çip kalan mumu herhangi temizleyin. </li></ol> Elyaf kısa teller 2. Hazırlık <ol><li> herhangi bir tampon veya kaplama fr Stripom tek kipli fiber (SMF) örgü bağlantının ucu ve ultra-yüksek sayısal açıklık (UHNA) fiberin bir ucundan. </li><li> aseton ve metanol karışımı ile elyafların çıplak uçları temizleyin. </li><li> ticari bir elyaf bıçağıyla konusu elyafın çıplak uçları klivaj eder. </li><li> Füzyon liflerin yarılan ucunu birleştirebilirler. UHNA elyaf raptetme SMF için bir reçete Tablo 1 &#39;de gösterilmiştir. </li><li> ek yeri üzerinde koruyucu bir kılıfı kaydırın ve kalıcı lif ona bağlamaya kol fırında yerleştirin. </li><li> Tekrarlayın üç liflerin toplam hazırlamak için 2.1-2.5 adımları tekrarlayın. </li></ol> Test Kur 3. yapılandırma Not: bir ölçüm sisteminde bir diyagramı Şekil 1 B &#39;de gösterilmiştir. çip için montaj bir termoelektrik soğutucu (TEC) ile temas halinde olan bir bakır kaide. fotonik çip görüntüleme için görünür ve kızıl ötesi (IR) kameraların ile donatılmış bir mikroskop bulunmaktadır. <ol><li> yerçip üzerinde balmumu az miktarda monte mumu eritmek için TEC gerilimi uygulanır. </li><li> o Dağı üzerinde düz olarak oturduğundan emin olarak, erimiş mum üzerinde çip yerleştirin. </li><li> TEC gelen voltaj çıkarın ve yavaşça soğumaya montaj elemanı ve çip izin verir. </li><li> poliimid bant ile bir elyaf V-oluk eklenmiş fiberlerin her takın ve üretici tarafından sağlanan montaj donanımı kullanılarak 3-eksenli aşamaların her tek bir V-oluk monte edin. </li><li> Fiber kenarının birleştirme. <ol><li> lazerin optik çıkışa bir ve optik güç metre, diğer ikisi: kendi bileşenlerine üç lifleri bağlayın. </li><li> dalga kılavuzu kenarına ulaşmak çip üzerinde odaklanmıştır böylece mikroskop ayarlayın. </li><li> , görünür kameranın görüş içinde olacağı şekilde çip kenarına yakın lifleri yerleştirin ve her bir elyafın çekirdek odak böylece kendi yüksekliklerini ayarlarlar. </li><li> aşama micromete lifler yatay konumunu ayarlaonlar dalga kılavuzları ile dizilmiş böylece rs. </li><li> Lazer ve ayar ışık dalga kılavuzu içine birleştirilmesi kadar giriş elyaf yatay ve dikey mikrometre pozisyonları optik çıkış açın. Bu giriş dalga kılavuzu boyunca saçılım olarak kızılötesi kamera görünecektir. </li><li> Ayarlama mikro halka rezonatör kamerada yanar bir noktaya kadar Lazerin dalga boyu. Bu rezonans durumu tatmin ediliyor ve ışık çıkışı dalga kılavuzlarını ulaşan olduğunu gösterir. </li><li> Güç metre dalga kılavuzları uzanan bir ışık ölçülebilir miktarda kadar çıkış elyaf yatay ve dikey mikrometre pozisyonları ayarlayın. </li><li> Lif yatay ve dikey mikrometre pozisyonları manipüle ederek, her iki dedektör gücü maksimize. </li><li> Bundan başka, piezo AYAR kullanılarak yatay ve dikey elyaf pozisyonlarına ince ayarlamalar yaparak dedektör gücünü maksimizeers. </li><li> çipe biraz daha yakın lifleri taşımak için piezo denetleyicileri kullanın. muhtemel liflerin yarılır uçlarını zarar görmesine neden olur gibi çip üzerine lifleri itmek için mikrometre kullanmaya dikkat edin. </li><li> Lifler sıkıca çip yanlarına doğru bastırılmış kadar tekrarlayın 3.5.9 ve 3.5.10 adımları tekrarlayın. Not: düşük dalga kılavuzu aktarabilen dalga kılavuzları, gelen aşırı saçılan ışık, dalga kılavuzu kusurların bir göstergesi olabilir. Bu maddeler arasında, fakat malzeme kusur yerleri, dikiş sınırları ve aşırı dalga pürüzlülüğü, bunlarla sınırlı değildir. </li></ol></li><li> lazer ve çip arasında bir fiber-bazlı polarizasyon denetleyicisi yerleştirin. Bu çipe yapar polarizasyon devletin kontrolü sağlar. dalga kılavuzları, bunlar uzun boylu daha geniş olan, herhangi bir çip üzerinde polarizasyon dönmesini en aza indirmede yardımcı olmaktadır. </li><li> Dağılım karakterizasyonu. <ol><li> Ayarlama, lazer çıkışının polarizasyon bağlanması için en üst düzeye çıkarmak için<html> çipi. Bu cihaz, örneğin, çapraz-manyetik (TM) polarizasyon çok daha yüksek bir kayıp vardır, çapraz-elektrik (TE) kutuplaşma için tasarlanmıştır ve. </li><li> ilgilenilen dalga boyu aralığında ayarlanabilir bir lazer (bu durumda 1.600 nm&#39;ye 1510 nm) Tarama ve güç metre izler. iletim spektrumu herhangi eserler nedeniyle lif-yonga arayüzünden polarizasyon ve etalonu etkileri TM bileşeni bir arada muhtemeldir. </li><li> spektrum rezonant dalga boylarını bulun ve aynı zamanda her bir rezonans bant genişliği ekstrakte edin. Bu özel çip kadar 23,000 arasında kalite faktörleri (S) çevirir 65 pm kadar küçük bant genişliği vardı. </li><li> rezonansların her bitişik çifti için, serbest spektral aralık (FR), rezonansların arasındaki mesafeyi belirler. Bu özel cihaz ~ 5 nm&#39;lik bir FSR&#39;ye sahiptir. </li><li> Aşağıdaki denklem kullanılarak FSR her bir değeri için yönlendirme modunda grup indeksi (n g) hesaplayın: n 5&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55257 / 55257eq5.jpg&quot; /&gt; burada λ dalga boyu ve r mikro halka rezonatörün yarıçapıdır. Yukarıdaki denklem grubu indeksi birinci dereceden bir yaklaşımdır. </li><li> Grubu dizini her bir değeri ile ilişkilidir bir genişliğe (An g) belirlemek için her bir rezonans bant genişliği kullanım. </li><li> Bunlar spektrumda rezonanslar denk ve aralarındaki rezonansları (Şekil 1C) tek sayıda sahip olduğu şekilde iki pompa lazer dalga boylarını seçin. </li><li> Aşağıdaki denklem kullanılarak dejenere iki dalga boyu fotonların belirlenmesi: <img alt="Denklem 6" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq6.jpg" /> λ Pompa 2 Pompa 1 ve λ nerede pompa foton dalga boyları vardır. </li><li> Iki pompa dalga boyunda (Şekil 3) arasında uzanan dalga boyu karşısında grup indeksi arsa üzerinde yatay bir çizgi ekleyin. o lin için mümkünsee aynı zamanda ilgi konusu her üç dalga boyu Δ n gr ± n gr içinde oturup, faz eşleme koşulu sağlandığı ve fotonlar SFWM ile oluşturulabilir. Mümkün değilse, birbirlerine en yakın oldukları ve tekrar kontrol edin pompa dalga boylarını seçmeyi deneyin. </li></ol></li><li> kurulum için bir ikinci ayarlanabilir lazer kaynağı ve polarizasyon denetleyicisi ekleyin ve 1 x 2 elyaf birleştiricisine her iki lazer optik çıkışları birleştirir. </li><li> hemen çip önce elyaf bazlı çentik filtreleri (bunlardan yeterli zayıflatma ~ 120 dB elde) bir dizi ekleyin. NOT: Filtreler hem pompa dalga boyları geçmesine ama iki foton dalga boyu reddetmesine izin. Bu çip bağlanmadan önce (yani, fiber optik saçılma geniş bant Raman) aşırı gürültüyü yok etmek için yardımcı olur. Filtre tayfı Şekil 1 B &#39;de gösterilmiştir. </li><li> elyaf bazlı bir bant geçiren filtre serisi (bunların yeterince zayıflatma ~ 150 dB elde etmek için) ekleyinhemen çip sonra. NOT: Filtreler yeterince geniş olmalıdır iki fotonlar geçmesine ama pompa fotonları reddetmek için yeterli dar izin vermek. Bunlardan ikisi setleri, her çıkış için bir set ihtiyaç vardır. Filtre tayfı Şekil 1 B &#39;de gösterilmiştir. </li><li> güç metre ayırmak için filtrelerin her kümesinden reddedilen fotonları gönder. NOT: Bu güç metre çipe optik bağlantıyı izlemek için kullanılır ve aynı zamanda pompa lazerleri üzerinde rezonans kalan olup olmadığını belirlemek için kullanılabilir. </li><li> tek foton detektörü (SPD) elyaf bazlı filtrelerin her grup içinden ayrı ayrı optik çıkışını ve tesadüf korelatöre SPDS hem elektrik sinyali çıkışları bağlayın. </li><li> Tungsten probları, bir çift çapraz ve (~ 1 mm uzunluğunda), spiral bacaklarının biri üzerine mzi uçlarının aşağı ayarlanır. </li><li> voltaj uygulandığında ısı üretmek iki çarpı sondalar böyle bir güç kaynağını bağlayın. Bu t faz kaydırıcı olarak hareket edecekdiye MZI. NOT: fotonik aygıtların termal ayar için daha standardize yöntemin açıklaması için açıklamalara bakın. </li></ol> 4. İki foton Parazit Ölçüm <ol><li> Ayarlama seçilmiş dalga boyları için pompa lazer hem. Her iki lazerler rezonanslarına ayarlı olduğundan emin olmak için reddedilen pompa fotonları izlemektedir güç metre kullanın. lazerler düzgün istenen rezonansları ayarlı zaman, filtrelerden reddedilen sinyal maksimize edilecektir. </li><li> dBm -3 her lazer optik güç çıkışı ayarlayın. NOT: Bu çip kısmındaki &lt;100 uW sonuçlanacaktır. (Çoklu foton emme ve serbest taşıyıcı absorpsiyon gelen) kaybını en aza indirmek ve (ışık kaynaklı ısı değişimleri en aza indirerek) istikrarını sağlamak için, pompa Gücü Bu düşük tutmak önemlidir. PN kavşakları daha iyi yüksek pompa güçlerini karşılamak için dalga kılavuzundan taşıyıcıları kaldırmak için kullanılabilir. </li><li> (Senkro tesadüfi sayımları Monitörveri tepe yaklaşık ~ 220 ps üzerinden integral alınarak iki port arasında akıl single). 100 tesadüf sayıları az tahsil edildiğinde yeterli entegrasyon zamanı geçti. Not: birleştirme penceresi SPDS ait zamanı hatalarını hesaba yeterince geniş olmalıdır. </li><li> Ilk gerilimin (örneğin, 0 V) faz değiştiren için güç kaynağı olarak ayarlayın. </li><li> tüm dalga boyu aralığında ayarlanabilir lazerlerin birini tarayın ve ilgi rezonansların yerini teyit etmek reddedilen pompa fotonları topluyorlar güç metre kullanın. İstenen rezonanslar tekabül eden dalga boylarına pompa lazer ayarlayın. Not: bu adımı faz kaydırıcı gerilim rezonans dalga boylarında küçük kaymalar olabilir termal ayar olarak değiştirildi her zaman tamamlamak için önemlidir. </li><li> önceden seçilmiş için çakışma korelatör kaynaklanan veri (tek foton sayısı olarak tesadüfi sayımları) toplayınentegrasyon süresi. Burada, 90 sn&#39;lik bir entegrasyon süresi 32 ps bir zamanlama çözünürlükte seçildi. </li><li> 5 mV ile faz-değiştiren uygulanan gerilimi arttırır. </li><li> veri gerilim istenilen aralıkta için toplanan edilene kadar tekrarlayın 4.4-4.6 adımları tekrarlayın. Not: maksimum gerilim nedeniyle, bu gerilim değerinin üzerinde prob hızlı bozunmaya 2.4 V ile sınırlıydı. </li><li> Tesadüf toplam sayısı (Şekil 4) tespit için PS 220 ° boyunca her bir güç kaynağı voltajı için çakışma zirveleri entegre. </li><li> Kazara tesadüfleri elde etmek uzakta tesadüf zirveden arta 320 ns entegre edin. tesadüf zirvesinde arızalar sayısını hesaplamak için bu sonucu kullanın. </li><li> Aşağıdaki modifiye sinüs fonksiyonu ile her detektörden single sayılarını Fit: <img alt="Denklem 7" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq7.jpg" /> A, B, C, D, E ve F uygun parametrelerdir burada. Bu uyum nedeniyle doğrusal olmayan relationsh gereklidirvoltaj ve indüklenen termal kayma (nispi fazı) arasında ip. </li><li> Aşağıdaki denklemle tüm verileri üç set (single her dedektörü ve tesadüf sayıları sayar) için göreli faza bağımsız değişkeni dönüştürme: <img alt="Denklem 8" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq8.jpg" /> B, C, D ve E adımında 4.11 den uygun parametrelerdir burada. Bu dönüşüm bağlı bir mzi 12 tanınmış sinüzoidal transfer fonksiyonu mümkündür. </li><li> Aşağıdaki sinüs fonksiyonu (bağımsız değişken olarak nispi faz) tesadüf verileri uygun: <img alt="Denklem 9" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq9.jpg" /> A ve B&#39;nin uygun parametrelerdir. </li><li> aşağıdaki denklem ile her bir girişim deseni görünürlüğünü hesaplayın: <img alt="Denklem 10" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq10.jpg" /> burada ƒ (θ) maksimum ve ƒ ( <em&gt; θ) dk&#39;dır, ƒ (θ) maksimum ve minimum değerler bulunmaktadır. 1 Bir görüş mükemmel girişim deseni karşılık gelir. </li></ol>

<ol><li>Silverstone, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v8/n2/full/nphoton.2013.339.html">On-chip quantum interference between silicon photon-pair sources.</a> Nat. Photon. 8 (2), 104-108 (2014).</li>
<li>Harris, N. C., et al. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.4.041047">Integrated Source of Spectrally Filtered Correlated Photons for Large-Scale Quantum Photonic Systems.</a> Phys. Rev. X. 041047, 1-10 (2014).</li>
<li>Grassani, D., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-2-2-88">Micrometer-scale integrated silicon source of time-energy entangled photons.</a> Optica. 2 (2), 88(2015).</li>
<li>Najafi, F., et al. Scalable Integration of Single-Photon Detectors. Nat. Commun. 6, 1-8 (2015).</li>
<li>Dutt, A., et al. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.3.044005">On-Chip Optical Squeezing.</a> Phys. Rev. Appl. 3 (4), 1-7 (2015).</li>
<li>Azzini, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-low+power+generation+of+twin+photons+in+a+compact+silicon+ring+resonator%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Ultra-low power generation of twin photons in a compact silicon ring resonator.</a> Opt. Express. 20 (21), 23100-23107 (2012).</li>
<li>Clemmen, S., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-17-19-16558">Continuous wave photon pair generation in silicon-on-insulator waveguides and ring resonators erratum.</a> Opt. Express. 17 (19), 16558(2009).</li>
<li>Engin, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photon+pair+generation+in+a+silicon+micro-ring+resonator+with+reverse+bias+enhancement%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Photon pair generation in a silicon micro-ring resonator with reverse bias enhancement.</a> Opt. Express. 21 (23), 27826-27834 (2013).</li>
<li>Steidle, J. a, et al. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2299737">High spectral purity silicon ring resonator photon-pair source.</a> Proc. of SPIE. 9500, 950015(2015).</li>
<li>Preble, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.4.021001">On-Chip Quantum Interference from a Single Silicon Ring-Resonator Source.</a> Phys. Rev. Appl. 4, 021001(2015).</li>
<li>Cao, L., Aboketaf, A. A., Preble, S. F. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030401813004604">CMOS compatible micro-oven heater for efficient thermal control of silicon photonic devices.</a> Opt. Commun. 305, 66-70 (2013).</li>
<li>Chrostowski, L., Hochberg, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChrostowski%2C+L+%22Silicon+Photonics+Design%22">Silicon Photonics Design</a>. , Cambridge University Press. Section 4.3 (2013).</li>
</ol>

Biz ifşa hiçbir şey yok.

mümkün olduğu fotonik aygıtların karmaşık ve ölçeklenebilir sistemler için sırayla aşmak için entegre fotonik alanında için birden zorluklar vardır. Bunlar arasında, ancak bunlarla sınırlı değildir: dar imalat toleransları, çevresel kararsızlıklar izole ve zarar tüm biçimlerinin en aza indirilmesi. fotonik aygıtların kaybını en aza indirmek için yardımcı yukarıda protokol kritik adımlar vardır. kaybını en aza indirmede en önemli gerekliliklerinden biri yakından elyaf ve dalga kılavuzlarının ...

Silikon kuantum bilgi işlem 1, 2, 3, 4, 5 bir fotonik platformu olarak büyük umutlar. Kuantum fotonik devrelerin hayati bileşenlerinden biri foton kaynağıdır. Foton çift kaynaklar üçüncü dereceden doğrusal olmayan işlem ile yapılmış bir mikro-halka rezonatörlerin şeklinde silikon geliştirilmiştir, kendiliğinden dört dalga karıştırma (SFWM) 6, 7, 8. Bu kaynaklar foton dolanması 9 içeren deneyler için idealdir ayırt edilemez fotonlar çiftleri üretebilmektedir. Rezonatör kaynakları saat yönünde ve saat yönünün tersine yayılma hem de çalışabilir halka dikkat etmek önemlidir, ve iki farklı yayılma yönü genibirbirinden bağımsız ralli. Bu, tek bir halka iki kaynakları olarak işlev görmesini sağlar. optik olarak her iki yönde pompalanan zaman, bu kaynaklar aşağıdaki dolaşık durumu oluşturmak: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq1.jpg" /> nerede <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq2.jpg" /> ve <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq3.jpg" /> clockwise- ve saat yönünün yayılan iki foton için bağımsız oluşturma operatörleri sırasıyla şunlardır. Bu N00N halde (N = 2), 10 olarak bilinen dolaşık durumda bir çok arzu edilen bir şeklidir. bir çip-üstü Mach-Zehnder interferometre (MZI) aracılığıyla bu durum geçen durum ile sonuçlanır: <img alt="Denklem 4" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq4.jpg" /> Bu durum iki kez maksimum tesadüf ve sıfır tesadüf arasında gidipBir mzi klasik parazit frekans etkili interferometrenin 10 hassasiyetini katlama. Burada, bu tür bir birleştirilmiş foton kaynağı ve MZI cihazı test etmek için kullanılan bir prosedürdür.

<table><tbody><tr><td>3 Eksenli NanoMax Eğme Aşaması</td><td>Thorlabs</td><td>MAX312D</td><td>Hassas 3 eksenli aşamalar</td></tr><tr><td>Üç Delikli Fiber Sıyırma Aleti</td><td>Thorlabs</td><td>FTS4</td><td>tampon sıyırma aracı</td></tr><tr><td>Üç Kanallı Piezo Kontrol Cihazı</td><td>Thorlabs</td><td>MDT693B</td><td>NanoMax aşamaları için Piezo kontrolörleri</td></tr><tr><td>Fiber Polarizasyon Kontrol Cihazı</td><td>Thorlabs</td><td>FPC562</td><td>3 Kanatlı fiber bazlı polarizasyon denetleyici</td></tr><tr><td>Fiber Cleaver</td><td>Thorlabs</td><td>XL411</td><td>Fiber balta</td></tr><tr><td>Standart V-Groove Fiber Tutucu</td><td>Thorlabs</td><td>HFV001</td><td>standart V-oluk montajı</td></tr><tr><td>Konik V-Oluk Fiber Tutucu</td><td>Thorlabs</td><td>HFV002</td><td>konik V-oluk montajı</td></tr><tr>NanoMax Stage <td>Thorlabs</td><td>AMA011</td><td>dik açılı braket</td>için<td>Dik Açılı Üst Plaka</td></tr><tr><td>50:50 Fiber Optik Bağlayıcı</td><td>Thorlabs</td><td>TW1550R5F1</td><td>50/50 birleştirici</td></tr><tr><td>Fiber Optik Füzyon Birleştirici</td><td>Fujikura</td><td>FSM-40S</td><td>Füzyon birleştirici</td></tr><tr><td>MultiPrep Parlatma Sistemi - 8 "</td><td>Allied High Tech</td><td>15-2100</td><td>Talaş parlatıcı</td></tr><tr><td>GreenLube</td><td>Allied High Tech</td><td>90-209010</td><td>Parlatma Yağı</td></tr><tr><td>Referans Kenarlı Kesit Kürek</td><td>Allied High Tech</td><td>15-1010-RE</td><td>Parlatma montajı</td></tr><tr><td>Işık Dalgası Ölçüm Sistemi</td><td>Keysight</td><td>8164B</td><td>Ayarlanabilir lazer için ana çerçeve</td></tr><tr><td>Ayarlanabilir Lazer Kaynağı</td><td>Keysight</td><td>81606A</td><td>Ayarlanabilir lazer</td></tr><tr><td>Optik Güç Sensörü</td><td>Keysight</td><td>81634B</td><td>Güç ölçer</td></tr><tr><td>NIR Tek Foton Dedektörü</td><td>ID Quantique</td><td>ID210</td><td>Tek foton dedektörleri</td></tr><tr><td>NIR Tek Foton Dedektörü</td><td>ID Quantique</td><td>ID230</td><td>Düşük gürültülü, serbest çalışan tek foton dedektörleri</td></tr><tr><td>PicoHarp</td><td>PicoQuant</td><td>PicoHarp 300</td><td>Zaman ilişkili tek foton sayma</td></tr><tr><td>WiDy SWIR InGaAs Kamera</td><td>NIT</td><td>640U-S</td><td>IR Kamera</td></tr><tr><td>WDM Bant Geçiren Filtre</td><td>JDS Tek Fazlı</td><td>30055053-368-2.2</td><td>pompa temizleme filtreleri</td></tr><tr><td>WDM Bant Geçiren Filtre</td><td>JDS Uniphase</td><td>1011787-012</td><td>pompa reddetme filtreleri</td></tr><tr><td>Ultra Yüksek Sayısal Açıklıklı Fiber</td><td>Nufern</td><td>UHNA-7</td><td>yüksek indeksli fiber</td></tr><tr><td>Ultra Optik Tek Modlu Fiber</td><td>Corning</td><td>SMF-28</td><td>standart tek modlu fiber</td></tr></tbody></table>

silikon halka rezonatörü foton kaynak kuantum girişim ölçümü

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silikon fotonik fiş foton kaynakları, qubit manipülasyon ve entegre tek foton dedektörleri dahil olmak üzere karmaşık entegre kuantum bilgi işleme devrelerini gerçekleştirmek için potansiyele sahiptir. Burada, hazırlanması ve entegre bir foton kaynağı ile iki foton interferometrenin bir silikon fotonik kuantum çip test temel yönlerini sunuyoruz. oluşturulan fotonların bütün mümkün olan en yüksek aslına uygunluk ile tespit edilir ve böylece entegre kuantum devrenin en önemli yönü kaybını minimize edilir. Burada, yakından silikon dalga kılavuzu modu eşleştirmek için bir ultra-yüksek sayısal açıklık elyaf kullanılarak düşük kayıp kenar birleştirmeyi gerçekleştirmek üzere açıklar. Optimize edilmiş füzyon birleştirme tarifi kullanarak, UHNA elyaf sorunsuz bir standart tek modlu fiber arabirim. Bu düşük kayıplı birleştirme entegre silikon halka rezonatördeki yüksek kalitede foton üretiminin ölçümü ve üretilen p müteakip iki foton girişim sağlaryakından entegre Mach-Zehnder interferometre içinde hotons. Bu kağıt, yüksek performanslı ve ölçeklenebilir silikon kuantum fotonik devrelerin hazırlanmasıyla ve karakterizasyonu için gerekli prosedürleri tarif eder.

iki yol arasındaki nispi faz ayarlandı her detektör, hem de çakışma sayımlarının Bireysel foton sayısı, toplanmıştır. Bireysel sayımları (Şekil 5A) 94,5 ± 1,6 ve% 94.9 ±% 0.9 görünürlük bir mzi klasik girişim deseni gösterir. 93.3 ±% 2.0 bir görüş, iki kez salınım klasik girişim deseni frekansı açıkça görüldüğü gibi rastlantı ölçümleri (Şekil 5B), dolaşık durumda kuantum girişimi göstermektedir (arıza ile 96.0 ± 2.1% çıkarılır) . Fotonlar esas olarak hal...

Silikon fotonik çipler karmaşık entegre kuantum sistemlerini gerçekleştirmek potansiyeline sahiptir. hazırlanması ve kuantum ölçümleri için bir silikon fotonik çip test etmek için bir yöntem, burada sunulmuştur.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Bu prosedürün genel amacı, kuantum girişiminin ölçümü yoluyla entegre bir fotonik foton çifti kaynağını karakterize etmektir. Bu yöntem, ilişkili fotonların çip ölçekli kaynaklarının nasıl gerçekleştirileceği ve bunların kuantum entegre fotonik devrelere nasıl entegre edileceği de dahil olmak üzere, entegre kuantum fotonik ile ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, çok çeşitli entegre kuantum fotonik devrelere uygulanabilmesidir.Deneyin merkezinde fotonik çip var. Bu çip bir tarafta yaklaşık beş milimetredir ve standart teknikler kullanılarak üretilmiştir. Çipin bu görüntüsü, bileşenlerini ortaya koyuyor.Giriş dalga kılavuzu, fotonların hem saat yönünde hem de saat yönünün tersine yayılacağı bir halka rezonatörü ve çıkış dalga kılavuzları tarafından takip edilen bir Mach-Zehnder interferometresi dahil olmak üzere bir pompa devresi vardır. Metal uçlar çip üzerinde ısıtmaya izin vererek interferometrede bir faz kaymasına neden olur. Çipi devrede kullanıma hazırlamak için bir talaş parlatıcı ile cilalayın.Önce çipi düzleştirmek için parlatıcıyı kullanın ve tüm yönleri ortogonal hale getirin. Çipi, parlatma işaretlerinin ucunun yaklaşık 100

measurement-quantum-interference-silicon-ring-resonator-photon

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Biz serbest duran mikroküreler ve on-chip microtoroids dahil silika rezonans kaviteler, imal etmek, bir karbondioksit lazer reflow tekniğinin kullanımı açıklanır. Reflow yöntemi her iki cihaz içinde uzun foton yaşamlar sağlayan, yüzey kusurları kaldırır. Çıkan cihazlar telekomünikasyon gelen biodetection kadar uygulamaları sağlayan, ultra yüksek kalite faktörleri var.

Silika Ultra Yüksek Kalite Faktörü Microresonators Fabrikasyon

Ultra-yüksek Q fısıldayan galeri modu rezonatörler dayalı mikrodalga fotonik sistemleri kurmak için laboratuarda geliştirilen özel teknikler sunulmaktadır. Bu rezonatörler almak ve karakterize etmek için protokoller ayrıntılı olarak, ve mikrodalga fotonik uygulamaları bazı bir açıklama verilir.

Mikrodalga Fotonik Sistemleri Whispering-galeri-mod Rezonatörler dayanarak

Nanodetection için istenmeyen lazer seğirme gürültü çıkarmak için tasarlanmış bir referans interferometresi tekniği, ultra-yüksek kalite faktörü microcavity tarama için kullanılır. Montajı, kurulumu ve veri toplama için Talimatları kavite kalite faktörünü belirlemek için ölçüm işlemi yanında, sağlanmaktadır.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

Biz optik parametrik osilatör tarafından yayılan non-klasik ışık işletilen bir koşullu hazırlama yöntemi kullanılarak, tek foton devletler ve tutarlı bir devlet superpositions dahil optik alanları, seyahat olmayan Gauss devletlerin güvenilir nesil açıklar. Tip I ve tip-II faz-eşleşti osilatörler olarak kabul edilir ve bu gibi gerekli frekans filtreleme veya homodyning tarafından yüksek verimli kuantum devlet karakterizasyonu gibi ortak işlemler, detaylı vardır.

Sürekli dalga Optik Parametrik Osilatörler ile Işığın kuantum Devlet Mühendislik

Parametrik optomekanik uyarımlar, optik radyasyon basıncı ve uyarılmış Brillouin saçılması yoluyla mikroakışkan optomekanik rezonatörlerde yakın zamanda deneysel olarak gösterilmiştir. Bu makale, optomekanik salınımların üretilmesi ve doğrulanması için metodolojilerle birlikte bu mikroakışkan rezonatörlerin imalatını açıklamaktadır.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

Silikon metal oksit yarı iletken kuantum noktalarına dayalı tek elektronlu pompalarla ilgili üretim süreci ve deneysel karakterizasyon teknikleri tartışılmaktadır.

Tek elektron pompalayabilme için Silikon Metal-oksit-yarıiletken Kuantum Noktaları

El yazması, hem lazerle sınırlı çözünürlük hem de fotolüminesans (PL) spektroskopisini içeren fonon destekli yarı rezonans floresan spektroskopisi yöntemini açıklar. Bu yöntem, enerji alanındaki atom benzeri yarı iletken yapıların çizgi genişliği sınırlı çözünürlük spektrumlarını sağlamak için optik fononları kullanır. Yöntem ayrıca tek bir spektrometre optik spektroskopi kurulumu ile kolayca gerçekleştirilir.

Yüksek Çözünürlüklü Fonon destekli Yarı-rezonans Floresans Spektroskopisi

Süperiletken mikrodalga rezonatörler ışık, kuantum bilgi işlem uygulamaları ve malzeme karakterizasyonu tespiti için ilgi çekicidir. Bu çalışma imalat ve süperiletken mikrodalga rezonatör saçılma parametrelerinin karakterizasyonu için ayrıntılı bir prosedür sunar.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

Bir iletişim kuralı pratik üretimi ve entegre mikro-oyuk ve standart telekomünikasyon bileşenleri, sırasıyla kullanarak yüksek boyutlu frekans-bin dolaşmış foton Birleşik tutarlı manipülasyon için sunulmaktadır.

Üretimi ve tutarlı Pulsed kuantum frekansı Combs kontrolünü

Burada, termal ayarlı bir yöntem kullanarak kelebekle paketlenmiş bir mikro halka rezonatörde soliton kristalleri üretmek için bir protokol sunuyoruz. Ayrıca, tek bir boş pozisyona sahip bir soliton kristalinin tekrarlama oranı dalgalanmaları gecikmiş bir kendi kendine heterodyne yöntemi kullanılarak ölçülür.

Mikroresonatörde Soliton Kristallerinin Hızlı Tekrarlama Hızı Dalgalanma Ölçümü

Bu makale, tasarımdan fabrikasyona ve karakterizasyona kadar bir silisyum nitrür membran rezonatörünün yaşam döngüsünü izlemektedir.

High-Q Silisyum Nitrür Membran Rezonatörlerinin İmalatı ve Karakterizasyonu

Keşfedin entegre fotonik foton çifti kaynağını kuantum girişim ölçümleriyle karakterize etme yöntemini. Bu teknik, silikon halka rezonatörü kullanarak çip ölçeğinde ilişkili foton kaynakları geliştirmeyi sağlar.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

Daha fazla video keşfet