Оптимизация дисперсионных свойств кольцевого микрорезонатора

Автор: Чуприна Илья Николаевич, Калачев Алексей Алексеевич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 2 т.41, 2017 года.

Бесплатный доступ

Работа посвящена проблеме создания интегральных однофотонных источников на основе спонтанного четырёхволнового смешения в кольцевых микрорезонаторах. На примере резонатора из нитрида кремния рассчитана дисперсия групповой скорости в широком диапазоне длин волн для случая, когда кольцевой резонатор состоит из прямых и изогнутых участков, и показано, что для различных длин волн излучения накачки можно найти оптимальное соотношение высоты и ширины волновода, при котором достигается нулевая дисперсия групповой скорости при минимальной высоте резонатора. Такие волноводы, обеспечивающие нулевую дисперсию и обладающие минимальной высотой, являются оптимальными для создания кольцевых микрорезонаторов, позволяющих генерировать однофотонные состояния в режиме невырожденного спонтанного четырёхволнового смешения.

Еще

Кольцевой микрорезонатор, спонтанное четырёхволновое смешение, однофотонный источник, групповая скорость

Короткий адрес: https://sciup.org/14059546

IDR: 14059546 | DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-2-155-159

Список литературы Оптимизация дисперсионных свойств кольцевого микрорезонатора

Eisaman, M.D. Invited review article: Single-photon sources and detectors/M.D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, S.V. Polyakov//Review of Scientific Instruments. -2011. -Vol. 82, Issue 7. -071101. - DOI: 10.1063/1.3610677
Chunnilall, C.J. Metrology of single-photon sources and detectors: A review/C.J. Chunnilall, I.P. Degiovanni, S. Kück, I. Müller, A.G. Sinclair//Optical Engineering. -2014. -Vol. 53, Issue 8. -081910. - DOI: 10.1117/1.OE.53.8.081910
Takeuchi, S. Recent progress in single-photon and entangled-photon generation and applications/S. Takeuchi//Japanese Journal of Applied Physics. -2014. -Vol. 53, Issue 3. -030101. - DOI: 10.7567/JJAP.53.030101
Bertolotti, M. Quantum state engineering. Generation of single and pairs of photons/M. Bertolotti, F. Bovino, C. Sibilia//Progress in Optics. -2015. -Vol. 60. -P. 1-117. - DOI: 10.1016/bs.po.2015.02.001
Sangouard, N. Quantum repeaters based on atomic ensembles and linear optics/N. Sangouard, Ch. Simon, H. de Riedmatten, N. Gisin//Reviews of Modern Physics. -2011. -Vol. 83, Issue 1. -P. 33-80. - DOI: 10.1103/RevModPhys.83.33
Munro, W.J. Inside quantum repeaters/W.J. Munro, K. Azuma, K. Tamaki, K. Nemoto//IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. -2015. -Vol. 21, Issue 3. -P. 78-90. - DOI: 10.1109/JSTQE.2015.2392076
Sangouard, N. What are single photons good for?/N. Sangouard, H. Zbinden//Journal of Modern Optics. -2012. -Vol. 59, Issue 17. -P. 1458-1464. - DOI: 10.1080/09500340.2012.687500
Kok, P. Linear optical quantum computing with photonic qubits/P. Kok, W.J. Munro, K. Nemoto, T.C. Ralph, J.P. Dowling, G.J. Milburn//Reviews of Modern Physics. -2007. -Vol. 79, Issue 1. -P. 135-174. - DOI: 10.1103/RevModPhys.79.135
Tanzilli, S. On the genesis and evolution of Integrated Quantum Optics/S. Tanzilli, A. Martin, F. Kaiser, M.P. De Micheli, O. Alibart, D.B. Ostrowsky//Laser & Photonics Reviews. -2012. -Vol. 6, Issue 1. -P. 115-143. - DOI: 10.1002/lpor.201100010
Meany, T. Laser written circuits for quantum photonics/T. Meany, M. Gräfe, R. Heilmann, A. Perez-Leija, S. Gross, M.J. Steel, M.J. Withford, A. Szameit//Laser & Photonics Reviews. -2015. -Vol. 9, Issue 4. -P. 363-384. - DOI: 10.1002/lpor.201500061
Kaiser, F. High-quality polarization entanglement state preparation and manipulation in standard telecommunication channels/F. Kaiser, A. Issautier, L.A. Ngah, O. Danila, H. Herrmann, W. Sohler, A. Martin, S. Tanzilli//New Journal of Physics. -2012. -Vol. 14, Issue 8. -085015. - DOI: 10.1088/1367-2630/14/8/085015
Karpiński, M. Dispersion-based control of modal characteristics for parametric down-conversion in a multimode waveguide/M. Karpiński, C. Radzewicz, K. Banaszek//Optics Letters. -2012. -Vol. 37, Issue 5. -P. 878-880. - DOI: 10.1364/OL.37.000878
Solntsev, A.S. Spontaneous parametric down-conversion and quantum walks in arrays of quadratic nonlinear waveguides/A.S. Solntsev, A.A. Sukhorukov, D.N. Neshev, Y.S. Kivshar//Physical Review Letters. -2012. -Vol. 108, Issue 2. -023601. - DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.023601
Krapick, S. An efficient integrated two-color source for heralded single photons/S. Krapick, H. Herrmann, V. Quiring, B. Brecht, H. Suche, Ch. Silberhorn//New Journal of Physics. -2013. -Vol. 15, Issue 3. -033010. - DOI: 10.1088/1367-2630/15/3/033010
Solntsev, A.S. Generation of nonclassical biphoton states through cascaded quantum walks on a nonlinear chip/A.S. Solntsev, F. Setzpfandt, A.S. Clark, Ch.W. Wu, M.J. Collins, Ch. Xiong, A. Schreiber, F. Katzschmann, F. Eilenberger, R. Schiek, W. Sohler, A. Mitchell, Ch. Silberhorn, B.J. Eggleton, T. Pertsch, A.A. Sukhorukov, D.N. Neshev, Yu.S. Kivshar//Physical Review X. -2014. -Vol. 4, Issue 3. -031007. - DOI: 10.1103/PhysRevX.4.031007
Kruse, R. Dual-path source engineering in integrated quantum optics/R. Kruse, L. Sansoni, S. Brauner, R. Ricken, C.S. Hamilton, I. Jex, Ch. Silberhorn//Physical Review A. -2015. -Vol. 92, Issue 5. -053841. - DOI: 10.1103/PhysRevA.92.053841
Spring, J.B. On-chip low loss heralded source of pure single photons/J.B. Spring, P.S. Salter, B.J. Metcalf, P.C. Humphreys, M. Moore, N. Thomas-Peter, M. Barbieri, X.-M. Jin, N.K. Langford, W.S. Kolthammer, M.J. Booth, I.A. Walmsley//Optics Express. -2013. -Vol. 21, Issue 11. -P. 13522-13532. - DOI: 10.1364/OE.21.013522
Kumar, R. Controlling the spectrum of photons generated on a silicon nanophotonic chip/R. Kumar, J.R. Ong, M. Savanier, Sh. Mookherjea//Nature Communications. -2014. -Vol. 5. -5489. - DOI: 10.1038/ncomms6489
Jiang, W.C. Silicon-chip source of bright photon pairs/W.C. Jiang, X. Lu, J. Zhang, O. Painter, Q. Lin//Optics Express. -2015. -Vol. 23, № 16. -P. 20884-20904. - DOI: 10.1364/OE.23.020884
Boitier, F. Electrically injected photon-pair source at room temperature/F. Boitier, A. Orieux, C. Autebert, A. Lemaître, E. Galopin, Ch. Manquest, C. Sirtori, I. Favero, G. Leo, S. Ducci//Physical Review Letters. -2014. -Vol. 112, Issue 18. -183901. - DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.183901
Collins, M.J. Integrated spatial multiplexing of heralded single-photon sources/M.J. Collins, C. Xiong, I.H. Rey, T.D. Vo, J. He, S. Shahnia, C. Reardon, T.F. Krauss, M.J. Steel, A.S. Clark, B.J. Eggleton//Nature Communications. -2013. -Vol. 4. -2582. - DOI: 10.1038/ncomms3582
O'Brien, J.L. Photonic quantum technologies/J.L. O'Brien, A. Furusawa, J. Vučković//Nature Photonics. -2009. -Vol. 3(12). -P. 687-695. - DOI: 10.1038/nphoton.2009.229
Ladd, T.D. Quantum computers/T.D. Ladd, F. Jelezko, R. Laflamme, Y. Nakamura, C. Monroe, J.L. O’Brien//Nature. -2010. -Vol. 464, Issue 7285. -P. 45-53. - DOI: 10.1038/nature08812
Walmsley, I.A. Quantum optics: Science and technology in a new light/I.A. Walmsley//Science. -2015. -Vol. 348, Issue 6234. -P. 525-530. - DOI: 10.1126/science.aab0097
Moss, D.J. New CMOS-compatible platforms based on silicon nitride and Hydex for nonlinear optics/D.J. Moss, R. Morandotti, A.L. Gaeta, M. Lipson//Nature Photonics. -2013. -Vol. 7, Issue 8. -P. 597-607. - DOI: 10.1038/nphoton.2013.183
Rabus, D.G. Integrated Ring Resonators/D.G. Rabus. -Berlin, Heidelberg: Springer, 2007. -258 p. -ISBN: 978-3-540-68786-3.
Luke, K. Broadband mid-infrared frequency comb generation in a Si3N4 microresonator/K. Luke, Y. Okawachi, M.R.E. Lamont, A.L. Gaeta, M. Lipson//Optics Letters. -2015. -Vol. 40, Issue 21. -P. 4823-4826. - DOI: 10.1364/OL.40.004823

Еще

Статья научная