En studie publicerad i Opto-Electronic Science diskuterar högintensiv spatial-mode styrbar frekvens upp-omvandlare mot on-chip integration.
Integrerade fotoniska enheter bestående av mikrolasrar, förstärkare, optiska vågledare, frekvensomvandlare och modulatorer på ett enda chip, som möjliggör kontroll över fotons rumsliga lägen, frekvenser, vinkelmoment och faser, är väsentliga för att förbereda högdimensionella kvantintrasslade tillstånd, fotoninformationsbehandling med hög kapacitet, helt optisk kommunikation och miniatyrisering av fotonisk beräkning.
Men nuvarande olinjära vågledarenheter, som integrerar rumsliga lägen och fotonfrekvensomvandlingar, är starkt beroende av extern optisk vägkontroll och rumsliga ljusmodulatorer, och uppfyller inte det avgörande kravet på integrering på chip för fotoniska enheter.
För att ta itu med detta, föreslår författarna av denna artikel integration på chipet av en styrbar ickelinjär frekvensuppkonverteringsenhet för rumslig läge baserad på rumslig lägeskonkurrens under hög blandningsljusintensitet. Detta tillvägagångssätt uppnår högintensiva spatiala lägen under icke-linjär frekvensomvandling av en LN-vågledare och kan styras genom att justera både temperatur och grundläggande våglängder.
Baserat på intermodfasmatchningsprincipen för optisk vågledare, härleddes temperaturen, grundsignalfrekvensen och intensitetsförhållandena som krävs för generering av olika rumsliga lägen under den icke-linjära uppkonverteringsprocessen, för att erhålla de strukturella parametrarna för det rumsliga läget styrbar frekvens upp-konvertering vågledare.
Därefter, med hjälp av fotolitografi kombinerat med processen att forma strukturinversion och precisionsskärningstekniker med en diamantkniv, tillverkade de PPLN multi-mode vågledare som uppfyller villkoren för inter-mode fasmatchning och icke-linjär frekvens upp-konvertering.
Genom att använda en 976 nm DFB-laser som pumpljus och en C-bands avstämbar fiberlaser med smal linjebredd som signalljus, uppnåddes styrbara högintensiva utgångar mellan TM01-, TM10- och TM00-lägena under variabel temperatur och signalljusvåglängder.
Eftersom denna process inte kräver ytterligare optisk vägstyrning eller användning av skrymmande rumsliga ljusmodulatorer, lägger den en viktig grund för ytterligare integration på kretsen av högdimensionella kvantentanglement-enheter och mod-divisionsmultiplexenheter med stor kapacitet.
Mer information: Haizhou Huang et al, Högintensiv spatial-mode styrbar frekvensuppkonverterare mot on-chip integration, Opto-Electronic Science (2024). DOI:10.29026/oes.2024.230036
Tillhandahålls av Compuscript Ltd
