基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器

利用有限元方法和时域有限差分方法,优化设计了一种结构紧凑的基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器。考虑到方向耦合器的波导间隙较小时制作工艺较为困难,且模式失配会引入一些损耗,因此波导间隙取约100nm较为合适。通过优化脊型纳米线光波导的几何尺寸(脊高和脊宽)、耦合区波导间隙,使得偏振分束器长度最短。数值计算结果表明经过优化的偏振分束器最短长度大约为17.3μm,偏振分束器的消光比大于15dB时,波导宽度制作容差为-20～10nm,带宽约为50nm。     

拓扑保护的集成量子纠缠光源

量子信息与拓扑物理学是由量子力学衍生而来的两个全然不同的重要学科分支,其中量子纠缠与拓扑相既是基础物理研究的核心内容,也是前沿技术发展的关键物理资源。量子纠缠是量子计算、量子模拟和量子通信等应用中的关键资源,约20个量子比特的量子纠缠态已在光子、超导、离子和原子等体系实现。然而,量子纠缠本身对环境噪声敏感的特点,以及其对量子器件加工和调控精度的高要求,都在一定程度上限制了其实际应用。     

大规模集成光量子芯片实现高维度量子纠缠

集成光学量子芯片技术,使用半导体微纳加工工艺实现各种核心光量子器件的片上集成,包括单光子源、量子态操控光路与量子态测量光路、以及单光子探测器等,从而可实现对量子信息的载体(单光子)进行处理、计算、传输和存储等功能。集成光学量子芯片技术具有稳定性高、性能好、体积小、制造成本低等优点,被认为是一种实现量子通信、量子计算和量子模拟等量子信息应用的重要技术手段。     

专题导读

人类对光的研究自古有之,早在公元前400年《墨经》中关于“小孔成像”的记述便代表了人类对光直线传播的直观感知,公元1015年阿拉伯物理学家伊本·海赛木出版<i<Book of Optics</i<,代表着对光学系统性研究的开始。随着惠更斯、牛顿、托马斯·杨、菲涅耳、麦克斯韦和爱因斯坦等众多科学家的卓越贡献,光学研究逐渐从几何光学、物理光学发展到量子光学。从一束光到一个光子,人类对光的认识与操控能力不断发展。伴随着量子力学及量子信息科学的诞生与发展,光子具有速度快、稳定性好等优点,成为承载量子信息技术的良好载体,随着人类对光子制备、操控及探测等能力的不断提升,也推动着量子信息科学技术的快速发展。