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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+quantum+interference+between+silicon+photon-pair+sources.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+Source+of+Spectrally+Filtered+Correlated+Photons+for+Large-Scale+Quantum+Photonic+Systems.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micrometer-scale+integrated+silicon+source+of+time-energy+entangled+photons.">Micrometer-scale integrated silicon source of time-energy entangled photons.</a> Optica. 2 (2), 88 (2015).</li><li>Najafi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scalable+Integration+of+Single-Photon+Detectors.">Scalable Integration of Single-Photon Detectors.</a> Nat. Commun. 6, 1-8 (2015).</li><li>Dutt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-Chip+Optical+Squeezing.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-low+power+generation+of+twin+photons+in+a+compact+silicon+ring+resonator.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+wave+photon+pair+generation+in+silicon-on-insulator+waveguides+and+ring+resonators+erratum.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+pair+generation+in+a+silicon+micro-ring+resonator+with+reverse+bias+enhancement.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+spectral+purity+silicon+ring+resonator+photon-pair+source.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-Chip+Quantum+Interference+from+a+Single+Silicon+Ring-Resonator+Source.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CMOS+compatible+micro-oven+heater+for+efficient+thermal+control+of+silicon+photonic+devices.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Silicon Photonics Design. , (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...

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-Axis NanoMax Flexure Stage</td><td>Thorlabs</td><td>MAX312D</td><td>Precision 3-axis stages</td></tr><tr><td>Three-Hole Fiber Stripping Tool</td><td>Thorlabs</td><td>FTS4</td><td>buffer stripping tool</td></tr><tr><td>Three Channel Piezo Controller</td><td>Thorlabs</td><td>MDT693B</td><td>Piezo controllers for NanoMax stages</td></tr><tr><td>Fiber Polarization Controller</td><td>Thorlabs</td><td>FPC562</td><td>3-Paddle fiber-based polarization controller</td></tr><tr><td>Fiber Cleaver</td><td>Thorlabs</td><td>XL411</td><td>Fiber cleaver</td></tr><tr><td>Standard V-Groove Fiber Holder</td><td>Thorlabs</td><td>HFV001</td><td>standard v-groove mount</td></tr><tr><td>Tapered V-Groove Fiber Holder</td><td>Thorlabs</td><td>HFV002</td><td>tapered v-groove mount</td></tr><tr><td>Right-Angle Top Plate for NanoMax Stage</td><td>Thorlabs</td><td>AMA011</td><td>right-angle bracket</td></tr><tr><td>50:50 Fiber Optic Coupler</td><td>Thorlabs</td><td>TW1550R5F1</td><td>50/50 combiner</td></tr><tr><td>Optical Fiber Fusion Splicer</td><td>Fujikura</td><td>FSM-40S</td><td>Fusion splicer</td></tr><tr><td>MultiPrep Polishing System - 8&quot;</td><td>Allied High Tech</td><td>15-2100</td><td>Chip polisher</td></tr><tr><td>GreenLube</td><td>Allied High Tech</td><td>90-209010</td><td>Polishing Lubricant</td></tr><tr><td>Cross-Sectioning Paddle with Reference Edge</td><td>Allied High Tech</td><td>15-1010-RE</td><td>Polishing mount</td></tr><tr><td>Lightwave Measurement System</td><td>Keysight</td><td>8164B</td><td>Mainframe for tunable laser</td></tr><tr><td>Tunable Laser Source</td><td>Keysight</td><td>81606A</td><td>Tunable laser</td></tr><tr><td>Optical Power Sensor</td><td>Keysight</td><td>81634B</td><td>Power meter</td></tr><tr><td>NIR Single Photon Detector</td><td>ID Quantique</td><td>ID210</td><td>Single photon detectors</td></tr><tr><td>NIR Single Photon Detector</td><td>ID Quantique</td><td>ID230</td><td>Low noise, free-running single photon detectors</td></tr><tr><td>PicoHarp</td><td>PicoQuant</td><td>PicoHarp 300</td><td>Time-correlated single photon counting</td></tr><tr><td>WiDy SWIR InGaAs Camera</td><td>NIT</td><td>640U-S</td><td>IR Camera</td></tr><tr><td>WDM Bandpass Filter</td><td>JDS Uniphase</td><td>30055053-368-2.2</td><td>pump cleanup filters</td></tr><tr><td>WDM Bandpass Filter</td><td>JDS Uniphase</td><td>1011787-012</td><td>pump rejection filters</td></tr><tr><td>Ultra-High Numerical Aperture Fiber</td><td>Nufern</td><td>UHNA-7</td><td>high index fiber</td></tr><tr><td>Ultra Optical Single Mode Fiber</td><td>Corning</td><td>SMF-28</td><td>standard single mode fiber</td></tr></tbody></table>

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 il...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source at JoVE.com

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

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 ...

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

Research

JoVE Journal

Engineering

8.3K Görüntüleme.  Rochester Institute of Technology.  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. 

Video: Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the quality factor (Q) of the cavity, can be in excess of 500ns for cavities with Q factors above 100 million. As a result of their low material losses, silica microcavities have demonstrated some of the longest photon lifetimes to date1-2. Since a portion of the circulating light extends outside the resonator, these devices can also be used to probe the surroundings. This interaction has enabled numerous experiments in biology, such as single molecule biodetection and antibody-antigen kinetics, as well as discoveries in other fields, such as development of ultra-low-threshold microlasers, characterization of thin films, and cavity quantum electrodynamics studies.3-7
The two primary silica resonant cavity geometries are the microsphere and the microtoroid. Both devices rely on a carbon dioxide laser reflow step to achieve their ultra-high-Q factors (Q&gt;100 million).1-2,8-9 However, there are several notable differences between the two structures. Silica microspheres are free-standing, supported by a single optical fiber, whereas silica microtoroids can be fabricated on a silicon wafer in large arrays using a combination of lithography and etching steps. These differences influence which device is optimal for a given experiment.
Here, we present detailed fabrication protocols for both types of resonant cavities. While the fabrication of microsphere resonant cavities is fairly straightforward, the fabrication of microtoroid resonant cavities requires additional specialized equipment and facilities (cleanroom). Therefore, this additional requirement may also influence which device is selected for a given experiment.
Introduction
An optical resonator efficiently confines light at specific wavelengths, known as the resonant wavelengths of the device. 1-2 The common figure of merit for these optical resonators is the quality factor or Q. This term describes the photon lifetime (&tau;o) within the resonator, which is directly related to the resonator's optical losses. Therefore, an optical resonator with a high Q factor has low optical losses, long photon lifetimes, and very low photon decay rates (1/&tau;o). As a result of the long photon lifetimes, it is possible to build-up extremely large circulating optical field intensities in these devices. This very unique property has allowed these devices to be used as laser sources and integrated biosensors.10
A unique sub-class of resonators is the whispering gallery mode optical microcavity. In these devices, the light is confined in circular orbits at the periphery. Therefore, the field is not completely confined within the device, but evanesces into the environment. Whispering gallery mode optical cavities have demonstrated some of the highest quality factors of any optical resonant cavity to date.9,11 Therefore, these devices are used throughout science and engineering, including in fundamental physics studies and in telecommunications as well as in biodetection experiments. 3-7,12
Optical microcavities can be fabricated from a wide range of materials and in a wide variety of geometries. A few examples include silica and silicon microtoroids, silicon, silicon nitride, and silica microdisks, micropillars, and silica and polymer microrings.13-17 The range in quality factor (Q) varies as dramatically as the geometry. Although both geometry and high Q are important considerations in any field, in many applications, there is far greater leverage in boosting device performance through Q enhancement. Among the numerous options detailed previously, the silica microsphere and the silica microtoroid resonator have achieved some of the highest Q factors to date.1,9 Additionally, as a result of the extremely low optical loss of silica from the visible through the near-IR, both microspheres and microtoroids are able to maintain their Q factors over a wide range of testing wavelengths.18 Finally, because silica is inherently biocompatible, it is routinely used in biodetection experiments.
In addition to high material absorption, there are several other potential loss mechanisms, including surface roughness, radiation loss, and contamination loss.2 Through an optimization of the device size, it is possible to eliminate radiation losses, which arise from poor optical field confinement within the device. Similarly, by storing a device in an appropriately clean environment, contamination of the surface can be minimized. Therefore, in addition to material loss, surface scattering is the primary loss mechanism of concern.2,8
In silica devices, surface scattering is minimized by using a laser reflow technique, which melts the silica through surface tension induced reflow. While spherical optical resonators have been studied for many years, it is only with recent advances in fabrication technologies that researchers been able to fabricate high quality silica optical toroidal microresonators (Q&gt;100 million) on a silicon substrate, thus paving the way for integration with microfluidics.1
The present series of protocols details how to fabricate both silica microsphere and microtoroid resonant cavities. While silica microsphere resonant cavities are well-established, microtoroid resonant cavities were only recently invented.1 As many of the fundamental methods used to fabricate the microsphere are also used in the more complex microtoroid fabrication procedure, by including both in a single protocol it will enable researchers to more easily trouble-shoot their experiments.

We describe the use of a carbon dioxide laser reflow technique to fabricate silica resonant cavities, including free-standing microspheres and on-chip microtoroids. The reflow method removes surface imperfections, allowing long photon lifetimes within both devices. The resulting devices have ultra high quality factors, enabling applications ranging from telecommunications to biodetection.

Silika Ultra Yüksek Kalite Faktörü Microresonators Fabrikasyon

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

Mühendislik

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fotonik Kristal Yavaş Işık Dalga Kılavuzları Ve Çürükler Üretimi ve Karakterizasyonu

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various areas of technology and applied science, such as aerospace and communication engineering, sensing, metrology, nonlinear photonics, and quantum optics. In this article, we present the principal techniques used in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators. First detailed in this article is the protocol for resonator polishing, which is based on a grind-and-polish technique close to the ones used to polish optical components such as lenses or telescope mirrors. Then, a white light interferometric profilometer measures surface roughness, which is a key parameter to characterize the quality of the polishing. In order to launch light in the resonator, a tapered silica fiber with diameter in the micrometer range is used. To reach such small diameters, we adopt the "flame-brushing" technique, using simultaneously computer-controlled motors to pull the fiber apart, and a blowtorch to heat the fiber area to be tapered. The resonator and the tapered fiber are later approached to one another to visualize the resonance signal of the whispering gallery modes using a wavelength-scanning laser. By increasing the optical power in the resonator, nonlinear phenomena are triggered until the formation of a Kerr optical frequency comb is observed with a spectrum made of equidistant spectral lines. These Kerr comb spectra have exceptional characteristics that are suitable for several applications in science and technology. We consider the application related to ultra-stable microwave frequency synthesis and demonstrate the generation of a Kerr comb with GHz intermodal frequency.

The customized techniques developed in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators are presented. The protocols to obtain and characterize these resonators are detailed, and an explanation of some of their applications in microwave photonics is given.

Mikrodalga Fotonik Sistemleri Whispering-galeri-mod Rezonatörler dayanarak

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing its free spectral range (FSR), the module is put in parallel with a fiber taper-microcavity system and then calibrated through isolating and eliminating random shifts in the laser frequency (i.e. laser jitter noise). To realize the taper-microcavity junction and to maximize the optical power that is transferred to the resonator, a single-mode optical fiber waveguide is pulled. Solutions containing polystyrene nanobeads are then prepared and flown to the microcavity in order to demonstrate the system&#8217;s ability to sense binding to the surface of the microcavity. Data is post-processed via adaptive curve fitting, which allows for high-resolution measurements of the quality factor as well as the plotting of time-dependent parameters, such as resonant wavelength and split frequency shifts. By carefully inspecting steps in the time-domain response and shifting in the frequency-domain response, this instrument can quantify discrete binding events.

A reference interferometer technique, which is designed to remove undesirable laser jitter noise for nanodetection, is utilized for probing an ultra-high quality factor microcavity. Instructions for assembly, setup, and data acquisition are provided, alongside the measurement process for specifying the cavity quality factor.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

Sürekli dalga Optik Parametrik Osilatörler ile Işığın kuantum Devlet Mühendislik

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

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

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we demonstrate an optical spectroscopy method that is capable of resolving spectral features beyond that of the spin fine structure and homogeneous linewidth of single quantum dots (QDs) using a standard, easy-to-use spectrometer setup. This method incorporates both laser and photoluminescence spectroscopy, combining the advantage of laser line-width limited resolution with multi-channel photoluminescence detection. Such a scheme allows for considerable improvement of resolution over that of a common single-stage spectrometer. The method uses phonons to assist in the measurement of the photoluminescence of a single quantum dot after resonant excitation of its ground state transition. The phonon&#39;s energy difference allows one to separate and filter out the laser light exciting the quantum dot. An advantageous feature of this method is its straight forward integration into standard spectroscopy setups, which are accessible to most researchers.

The manuscript describes a method of phonon-assisted quasi-resonant fluorescence spectroscopy that incorporates both laser-limited resolution and photoluminescence (PL) spectroscopy. This method utilizes optical phonons to provide linewidth-limited resolution spectra of atom-like semiconductor structures in the energy domain. The method is also easily realized with a single spectrometer optical spectroscopy setup.

Yüksek Çözünürlüklü Fonon destekli Yarı-rezonans Floresans Spektroskopisi

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

Süperiletken Rezonatörler Fabrikasyon ve Karakterizasyonu

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional states on-chip in a practical way have remained elusive due to the increasing complexity of the quantum circuitry needed to prepare and process such states. Here, we outline how high-dimensional, frequency-bin entangled, two-photon states can be generated at a stable, high generation rate by using a nested-cavity, actively mode-locked excitation of a nonlinear micro-cavity. This technique is used to produce pulsed quantum frequency combs. Moreover, we present how the quantum states can be coherently manipulated using standard telecommunications components such as programmable filters and electro-optic modulators. In particular, we show in detail how to accomplish state characterization measurements such as density matrix reconstruction, coincidence detection, and single photon spectrum determination. The presented methods form an accessible, reconfigurable, and scalable foundation for complex high-dimensional state preparation and manipulation protocols in the frequency domain.

A protocol is presented for the practical generation and coherent manipulation of high-dimensional frequency-bin entangled photon states using integrated micro-cavities and standard telecommunications components, respectively.

Üretimi ve tutarlı Pulsed kuantum frekansı Combs kontrolünü

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...