中国科大提出并实现面向任意长程耦合的片上频率合成维度

中国科年夜郭光灿院士团队正在片上光学摹拟范畴取患上重要进展。该团队李传锋、唐建顺等人正在基于薄膜铌酸锂光芯片的频次合成维度研究中,提出将摹拟的格点限定正在一个腔模内的新要领并举行了试验验证,极年夜地升高了片上频次合成维度的频次要求。该结果12月5日颁发正在国际出名期刊《物理评论快报》上。以光为载体的频次合成维度是最近几年来鼓起的一种摹拟手腕,用于研究不容易间接接触或观测的物理体系,对验证实践以致预测物理征象具备重要意思。正在很多事情中,研究者用含电光调制器的光纤环腔完成频次合成维度,此中以距离为自由光谱规模(FSR)的模式作为格点,用电光相位调制引入格点之间的彼此作用,其调制频次凡是为FSR的整数倍。同时,薄膜铌酸锂芯片有高电光系数的自然前提,和高波动性以及强可扩大性的上风,很是合适作为频次合成维度的平台。然而,光芯片上的腔是非,FSR年夜,招致之前的要领所需的调制频次很高(10GHz或更高),对片上的调制效率和配套的设备都提出很是高的要求。出格是存正在长程耦应时,所需的频次将进一步翻倍,极年夜地阻碍了片上频次合成维度的成长。正在本事情中,研究组为了减缓这一坚苦,提出可以经由过程应用远小于一个腔模宽度的调

  中国科年夜郭光灿院士团队正在片上光学摹拟范畴取患上重要进展。该团队李传锋、唐建顺等人正在基于薄膜铌酸锂光芯片的频次合成维度研究中,提出将摹拟的格点限定正在一个腔模内的新要领并举行了试验验证,极年夜地升高了片上频次合成维度的频次要求。该结果12月5日颁发正在国际出名期刊《物理评论快报》上。

  以光为载体的频次合成维度是最近几年来鼓起的一种摹拟手腕,用于研究不容易间接接触或观测的物理体系,对验证实践以致预测物理征象具备重要意思。正在很多事情中,研究者用含电光调制器的光纤环腔完成频次合成维度,此中以距离为自由光谱规模(FSR)的模式作为格点,用电光相位调制引入格点之间的彼此作用,其调制频次凡是为FSR的整数倍。同时,薄膜铌酸锂芯片有高电光系数的自然前提,和高波动性以及强可扩大性的上风,很是合适作为频次合成维度的平台。然而,光芯片上的腔是非,FSR年夜,招致之前的要领所需的调制频次很高(10GHz或更高),对片上的调制效率和配套的设备都提出很是高的要求。出格是存正在长程耦应时,所需的频次将进一步翻倍,极年夜地阻碍了片上频次合成维度的成长。

  正在本事情中,研究组为了减缓这一坚苦,提出可以经由过程应用远小于一个腔模宽度的调制频次(MHz量级),去选出一系列限定正在腔模以内的频次作为格点造成合成维度。正在合理的类似下,研究组试验验证了这类要领与传统的完成要领获得的准动量空间的能带彻底吻合。试验成果标明,正在存正在8倍以及9倍于频次晶格常数的长程耦应时,该要领将试验的频次要求升高了5个数目级以上。

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  试验示用意及能带成果图。上方表现准动量空间能带丈量试验示用意;插图表现摹拟中链状布局的格点漫衍,一切的格点都被限定正在一个共振峰内;下方左图表现包括长程耦合的管状布局示用意;右图表现试验测患上的包括两种耦合长度的模子的能带图,此中r为两种耦合的长度比,ϕ表现光学规范势。

  本事情正在极年夜地减缓高频对片上合成维度带来的坚苦的同时,也坚持了传统完成要领的拓展性,可以或许推广使用至更高维的模子中,正在薄膜铌酸锂光芯片上完成高维以及庞大的频次合成维度。审稿人高度评估该结果“opens a new avenue within the area of studying synthetic dimensions on photonic chips(为研究光芯片上的合成维度斥地了一条新路子)”。

  中国迷信院量子信息重点试验室博士生汪兆安、曾晓东、特任副研究员王轶韬为论文的配合第一作者。该事情获得了合胖国度试验室、国度天然迷信基金委、中国迷信院、安徽省以及中国博士后基金的赞助。

  论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.233805