硅基二阶非线性效应与其在量子光学中的应用

基本信息
批准号:61378009
项目类别:面上项目
资助金额:82.00
负责人:刘晓平
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:万为伟,徐叶龙,孙晓晨,戴明,颜学俊
关键词:
二次谐波硅基光子学二次非线性四波混频
结项摘要

Silicon integrated photonic platform has attracted much attention in both academic and industry in recent years. Due to its compatibility with the CMOS fabrication technology used in the microelectronics industry, silicon photonic platform has potentials to provide highly integrated, highly compact, and low-cost electro-optical components as well as sub-systems for various optics research areas. As a result of silicon photonic platform's advantages, the monolithically integrated optical transceivers enabled by the silicon photonic technology start to revolutionize the traditional telecom technology for system level communication. Based on a mid-infrared pumping mechanism, we recently reported world's first demonstration of four-wave-mixing parametric amplification of mid-infrared optical signals and subsequently telecom optical signals on the silicon integrated photonic platform. Such a demonstration provides a viable route to solve the long-standing issue,optical signal amplification and regeneration, faced by many applications on the silicon photonic platform. In this project, we will investigate the second-order nonlinear effect on the silicon integrated photonic platform and its application in quantum optics.Our research will focus on the issue of how to alter the centrosymmetric material property of silicon cystal effectively in order for silicon to exhibit second-order nonlinear susceptibility. Next we will explore various silicon waveguide designs to demonstrate efficient second-harmonic generation as well as spontaneous parametric down-conversion based on the obtained second-order nonlinearity of "modified" silicon, and we will study the quantum characteristics of these processes.Such fundamental study will extend silicon photonic technology into the area of quantum information technology.

硅基集成光学平台在近年来受到了学术界和工业界的广泛关注。由于其与半导体微电子技术共享CMOS加工平台,因此它能够为许多光学工程与应用领域提供高度集成与高度紧凑的廉价光电子器件与子系统。正是得益于硅基集成光学平台的这些优势,它所提供的全集成的光电子收发器已经开始引领系统层面上的通信技术的革新。申请人在国际上率先在硅基光学平台上引入了中红外的泵浦机制,并实现了对中红外和通信波段的光学信号的四波混合的参量放大,解决了硅基光子学研究领域中的一大难题。在前期工作基础上,本项目将研究硅基集成光学平台中的二阶非线性效应及其在量子光学中的应用,着重探讨如何有效地改变硅晶体材料的m3m点群的对称性从而使其展现出有效的二级非线性特征,并进一步探讨硅基波导体系的设计来实现高效的二次谐波与自发参量下转换,进而对其光量子态的进行深入的研究分析。通过本课题的研究,可开拓硅基光学平台在量子信息领域的应用。

项目摘要

硅基集成光学平台在近年来受到了学术界和工业界的广泛关注。由于其与半导体微电子技术共享CMOS加工平台,因此它能够为许多光学工程与应用领域提供高度集成与高度紧凑的廉价光电子器件与子系统。正是得益于硅基集成光学平台的这些优势,它所提供的全集成的光电子收发器已经开始引领系统层面上的通信技术的革新。申请人在国际上率先在硅基光学平台上引入了中红外的泵浦机制,并实现了对中红外和通信波段的光学信号的四波混合的参量放大,解决了硅基光子学研究领域中的一大难题。在前期工作基础上,本项目将研究硅基集成光学平台中的二阶非线性效应与其在量子光学中的应用,着重探讨如何有效地改变硅晶体材料的m3m点群的对称性从而使其展现出有效的二级非线性特征,并进一步探讨硅基波导体系的设计来实现高效的二次谐波与自发参量下转换,进而对其光量子态的进行深入的研究分析。通过本课题的研究,可开拓硅基光学平台在量子信息领域的应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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