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中国科大研制成功全光控制的非互易多功能光子器件

来源:未知 编辑:admin 时间:2018-08-07

  中国科学院院士、中国科学手艺大学传授郭光灿团队在非互易光子器件钻研方面取得新进展。该团队的董春华钻研组初次操纵回音壁模衰落腔中腔光力的非互易特征,实现了全光节制的非互易多功效光子器件,并初次实现集成光学定向放大器。该功效于5月4日在线颁发在国际期刊《天然-通信》(Nature Communications)上。

  光在正常介质中拥有双向传输的互易性,而攻破这种互易性,即实现对光传输标的目的的非互易性,在典范和量子消息处置中拥有主要意思。光环形器、断绝器、定向放大器等是典范的非互易器件。此中光环形器答应光以“环形”的体例传输,可用于光源庇护、细密丈量,这种功效还可实现典范或量子计较或通信中信号的双向处置,有益于提高信道容量与低落功耗。定向放大器也曾经被证实在基于超导回路的量子计较中拥有主要意思。最常见的光学非互易器件次要操纵磁光晶体的法拉第效应,但在器件集成化方面却面对着应战,难点包罗磁光资料与保守半导体资料不婚配、必要外增强磁场、中国科大研制成功全光控在光频范畴内磁光资料拥有很高的传输损耗等。因而全光节制的片上光环形器、断绝器以及定向放大器不断是钻研的热点。

  2016年该钻研组尝试验证了回音壁模衰落腔中腔光力的非互易特征[Nature Photonics 10, 657-661 (2016)]。在此根本上,钻研组操纵单个光力微腔与双波导耦合的系统,实现了多功效的光子器件,包罗窄带滤波器,拥有非互易功效的四端口光环形器与定向放大器,制的非互易多功能光子器件而且这些功效模式能够通过改叛变制光来实现肆意切换。对付环形器而言,从端口1入射的信号光从端口2出射,从端口2入射的信号光从端口3出射,依此类推,形成1-2-3-4-1的环形路径,当只关心端口1和2时,它也是一个高效的光断绝器;对付定向放大器,从端口1入射的信号光被放大后从端口2出射,但从端口2入射的信号光从端口3出射,而不会从端口1出射,因而在1-2的标的目的上拥有定向放大的功效。该器件布局简略,道理拥有普适性,以至可实现单光子程度的光环形器,同时可推广到任一拥有行波模式的光力学系统,包罗微波超导器件和集成声学器件。

  助理钻研员沈镇、博士后张延磊、博士钻研生陈元为该论文的配合第一作者,董春华、邹长铃、孙方稳为通信作者。上述钻研获得了科技部重点研发打算、中科院、国度天然科学基金委、量子消息与量子科技前沿协同立异核心的支撑。

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