光学器件及其操作方法技术

本申请的实施例提供了一种光学器件及其操作方法。光学器件包括环形谐振器、第一光波导和第二光波导，第一光波导的端部合并到环形谐振器的圆周中，第二光学波导与环形谐振器的圆周不接触。第一光波导被配置为接收光子。第二光波导被配置为输出从环形谐振器耦合的光子。子。子。

【技术实现步骤摘要】
光学器件及其操作方法


[0001]本申请的实施例涉及光学器件及其操作方法。

技术介绍

[0002]光学谐振器在经典的光学通信系统中得到了广泛的应用。例如，光学谐振器非常有希望为光通信系统中的波分复用(WDM)技术(包括密集WDM(DWDM)技术)提供高数据速率、超低功耗和小占地面积(或尺寸)。最近，光学谐振器也在光子量子技术中得到了应用，例如量子计算。例如，光学谐振器可以被实现为用于提供压缩光的来源。压缩光是指某些相的电场强度具有比相干态的电场强度更小的量子不确定性(也称为噪声)的光。广泛的应用可以受益于高质量的压缩光源。为了充分利用压缩光在光子量子技术中的潜力，希望压缩光源在现有光学技术的基础上具有高的光功率效率。因此，需要进一步改进光学谐振器结构。经典的光学通信系统也可以受益于光学谐振器结构的这种改进。

技术实现思路

[0003]根据本申请的实施例的一个方面，提供了一种光学器件，包括：环形谐振器；第一光波导，具有合并到环形谐振器的圆周中的端部，其中，第一光波导被配置为接收光子；以及第二光波导，与环形谐振器的圆周不接触，其中，第二光波导被配置为输出与环形谐振器耦合的光子。
[0004]根据本申请的实施例的另一个方面，提供了一种光学器件，包括：环形谐振器；第一光波导，将光子直接注入到环形谐振器中；以及第二光波导，通过近场耦合接收从环形谐振器逸出的光子，其中，环形谐振器以及第一光波导和第二光波导设置在半导体衬底上方。
[0005]根据本申请的实施例的又一个方面，提供了一种操作光学器件的方法，包括：将源光束发送到第一光波导中；通过与环形谐振器物理接触的第一光波导的端部将源光束直接注入环形谐振器，其中，源光束的一部分经由自发四波混频过程转换为信号光束；以及通过环形谐振器和第二光波导之间的近场耦合将信号光束耦合到第二光波导中。
附图说明
[0006]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0007]图1A示出了根据本公开实施例的具有环形谐振器和单轨光波导的光子电路的图。
[0008]图1B示出了根据本公开实施例的具有环形谐振器和双轨光波导的光子电路的图。
[0009]图2显示了根据本公开实施例的光子对源中的自发四波混频过程的虚拟能级图。
[0010]图3A示出了根据本公开的实施例的具有用于产生压缩光的环形谐振器的光子电路的图。
[0011]图3B显示了根据本公开实施例的用于产生压缩光的双泵浦自发四波混频过程的
虚拟能级图。
[0012]图4、图5、图6、图7、图8和图9示出了根据本公开的一些实施例的具有环形谐振器的光子电路，该环形谐振器具有不同输入和输出耦合机制的实施方式。
具体实施方式
[0013]以下公开内容提供了许多用于实现本公开的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本公开。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0014]为了便于描述，本文中可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
上面”、“上部”等的间隔关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间隔关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间隔关系描述符可以同样地作相应地解释。
[0015]此外，当用“约”、“近似”等来描述数值或数值范围时，该用语旨在涵盖在合理范围内的数值，该合理范围考虑到本领域普通技术人员所理解的在制造过程中固有出现的变化。例如，基于与制造具有与数值相关联的特性的部件相关联的已知制造公差，数值的数量或范围包括所描述的数值的合理范围，例如在所描述的数值的+/
‑
10％以内。例如，厚度为“约5nm”的材料层可以包括从4.25nm到5.75nm的尺寸范围，其中与沉积材料层相关的制造公差是本领域普通技术人员已知的+/
‑
15％。
[0016]本公开涉及光子电路(或光子结构)，特别是具有至少一个光学环形谐振器的光子电路。在一些示例性实施例中，光学环形谐振器被实现为产生用于光子量子力学(例如量子计算)的压缩光(也称为压缩状态的光)。光子电路的示例性实施例提供了具有高光学功率效率的光子源，包括输入耦合效率和输出耦合效率。同时，本公开不限于此。基于经典处理单元的各种光通信系统或网络技术也同时使用光学组件和电子电路，并且可以实现光子电路的示例性实施例以提高性能。例如，具有至少一个光学环形谐振器的示例性光子电路可以在各种光学通信系统中实现，诸如在波分复用(WDM)应用中。
[0017]量子力学在信息的编码、传输和处理方面具有许多优势。例如，量子密钥分发可以用于实现高度安全的通信。量子计量学可以用来实现精确测量，如果不使用量子力学就无法实现这些精确测量。特别是，基于量子力学效应的量子计算机可以提供指数级更快的计算或更高的计算吞吐量。由于完成计算所需的时间，某些计算问题(例如大数(large numbers)因式分解)无法使用传统计算机轻松解决。然而，已经证实，量子计算机可以使用非经典算法方法为这些类型的计算问题中的某些问题提供有效的解决方案。
[0018]量子计算机中量子信息的基本单元称为量子比特或量子位。量子计算机可以利用物理粒子来表示或实现量子比特。在电子方法中，“0”或“1”可以用电子的自旋来表示，其中向上或向下的自旋可以对应于“0”、“1”或电子自旋同时向上和向下的状态叠加。类似地，在
量子计算的光子方法中，“0”可以表示为在给定路径(或波导)中观察到单个光子的可能性，而在不同路径中观察到相同光子的可能性可以表示为“1”。光子是出色的量子信息载体，因为它们结合了高速和室温下的长相干时间。因此，一些量子信息处理系统中的一种实现是利用光子的量子可观察量来将信息编码为量子比特。
[0019]在这种基于光子的量子计算系统中，确定光子可以位于特定空间间隔中的时间间隔的一种方法是实施“预示(heralded)”系统。预示系统由两个具有已知时间重合窗口的光子组成，其中第一个光子被称为“信号(signal)”光子，第二个光子被称为“空闲(idler)”光子。为了确保(信号，空闲)光子对在特定的预定和时间重合窗口内重合，根据系统采用特定的已知物理过程。然而，这样的系统往往效率很低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学器件，包括：环形谐振器；第一光波导，具有合并到所述环形谐振器的圆周中的端部，其中，所述第一光波导被配置为接收光子；以及第二光波导，与所述环形谐振器的所述圆周不接触，其中，所述第二光波导被配置为输出与所述环形谐振器耦合的光子。2.根据权利要求1所述的光学器件，其中，所述环形谐振器包括提供三阶非线性光学极化率的光学介质。3.根据权利要求1所述的光学器件，其中，所述第一光波导包括与所述环形谐振器的圆周相切的直线轨道。4.根据权利要求1所述的光学器件，其中，所述第一光波导的所述端部是锥形线。5.一种光学器件，包括：环形谐振器；第一光波导，将光子直接注入到所述环形谐振器中；以及第二光波导，通过近场耦合接收从所述环形谐振器逸出的光子，其中，所述环形谐振器以及所述第一光波导和所述第二光波导设置在半导体衬底上方。6.根据权利要求5所述的光学器件，其中，所述第二光波导包括共形...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文豪，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：