Los dispositivos fotónicos integrados que consisten en microláseres, amplificadores, guías de ondas ópticas, convertidores de frecuencia y moduladores en un solo chip, que permiten controlar los modos espaciales, frecuencias, momentos angulares y fases de los fotones, son esenciales para preparar estados entrelazados cuánticos de alta dimensión. procesamiento de información fotónica de alta capacidad, comunicación totalmente óptica y miniaturización de la computación fotónica.

Sin embargo, los actuales dispositivos de guía de ondas no lineales, que integran modos espaciales y conversiones de frecuencia de fotones, dependen en gran medida del control de trayectoria óptica externa y de moduladores de luz espaciales, y no cumplen con el requisito crucial de la integración en el chip de los dispositivos fotónicos.

Para abordar esto, los autores de este artículo proponen la integración en el chip de un dispositivo de conversión ascendente de frecuencia no lineal orientable en modo espacial basado en la competencia en modo espacial bajo una alta intensidad de luz de mezcla. Este enfoque logra modos espaciales de alta intensidad durante la conversión de frecuencia no lineal de una guía de ondas LN y puede controlarse ajustando tanto la temperatura como las longitudes de onda fundamentales.

Con base en el principio de coincidencia de fase entre modos de la guía de ondas óptica, se dedujeron la temperatura, la frecuencia de la señal fundamental y las condiciones de intensidad requeridas para la generación de diferentes modos espaciales durante el proceso de conversión ascendente no lineal, obteniendo los parámetros estructurales del modo espacial. Guía de ondas de conversión ascendente de frecuencia orientable.

Posteriormente, utilizando fotolitografía combinada con el proceso de formación de inversión de estructura y técnicas de corte de precisión con un cuchillo de diamante, fabricaron guías de onda multimodo PPLN que cumplen con las condiciones para la adaptación de fase entre modos y la conversión ascendente de frecuencia no lineal.

Utilizando un láser DFB de 976 nm como luz de bombeo y un láser de fibra de ancho de línea estrecho sintonizable de banda C como luz de señal, se lograron salidas orientables de alta intensidad entre los modos TM01, TM10 y TM00 bajo temperatura variable y longitudes de onda de luz de señal. P>

Dado que este proceso no requiere control adicional de la trayectoria óptica ni el uso de voluminosos moduladores de luz espacial, sienta una base importante para una mayor integración en el chip de dispositivos de entrelazamiento cuántico de alta dimensión y dispositivos de multiplexación por división de modo de gran capacidad.

Más información: Haizhou Huang et al, Convertidor ascendente de frecuencia orientable en modo espacial de alta intensidad hacia la integración en chip, Ciencia optoelectrónica (2024). DOI:10.29026/oes.2024.230036

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