論文の概要: Synthetic five-wave mixing in an integrated microcavity for
visible-telecom entanglement generation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.00992v1
- Date: Sun, 3 Apr 2022 05:02:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-19 15:57:42.608859
- Title: Synthetic five-wave mixing in an integrated microcavity for
visible-telecom entanglement generation
- Title（参考訳）: 可視光電子エンタングルメント生成のための集積マイクロキャビティ中の合成5波混合
- Authors: Jia-Qi Wang, Yuan-Hao Yang, Ming Li, Hai-Qi Zhou, Xin-Biao Xu, Ji-Zhe
Zhang, Chun-Hua Dong, Guang-Can Guo, and Chang-Ling Zou
- Abstract要約: 1マイクロキャビティに$chi(2)$及び$chi(3)$の工程を組み込んで、有効な5波混合工程(chi(4)$)を初めて合成する。
合成 $chi(4)$ のコヒーレンスは、時間エネルギーの絡み合った可視光子対を生成することによって検証される。
本研究は, 材料工学ではなく, メソスコピックスケールでのフォトニック構造工学による非線形合成の普遍的アプローチを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.211841158292199
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Nonlinear optics processes lie at the heart of photonics and quantum optics
for their indispensable role in light sources and information processing.
During the past decades, the three- and four-wave mixing ($\chi^{(2)}$ and
$\chi^{(3)}$) effects have been extensively studied, especially in the
micro-/nano-structures by which the photon-photon interaction strength is
greatly enhanced. So far, the high-order nonlinearity beyond the $\chi^{(3)}$
has rarely been studied in dielectric materials due to their weak intrinsic
nonlinear susceptibility, even in high-quality microcavities. Here, an
effective five-wave mixing process ($\chi^{(4)}$) is synthesized for the first
time, by incorporating $\chi^{(2)}$ and $\chi^{(3)}$ processes in a single
microcavity. The coherence of the synthetic $\chi^{(4)}$ is verified by
generating time-energy entangled visible-telecom photon-pairs, which requires
only one drive laser at the telecom waveband. The photon pair generation rate
from the synthetic process shows an enhancement factor over $500$ times upon
intrinsic five-wave mixing. Our work demonstrates a universal approach of
nonlinear synthesis via photonic structure engineering at the mesoscopic scale
rather than material engineering, and thus opens a new avenue for realizing
high-order optical nonlinearities and exploring novel functional photonic
devices.
- Abstract（参考訳）: 非線形光学プロセスは、光源や情報処理において欠かせない役割のためにフォトニクスや量子光学の中心にある。
過去数十年間、特に光子-光子相互作用強度が大幅に向上するマイクロ/ナノ構造において、3波および4波混合(\chi^{(2)}$および$\chi^{(3)}$)効果が広く研究されてきた。
これまでのところ、$\chi^{(3)}$を超える高次非線形性は、高品質の微小キャビティであっても、その弱い固有の非線形感受性のために誘電体材料ではほとんど研究されていない。
ここで、1つのマイクロキャビティに$\chi^{(2)}$および$\chi^{(3)}$プロセスを組み込むことにより、有効な5波混合過程($\chi^{(4)}$)を初めて合成する。
合成された$\chi^{(4)}$のコヒーレンスは、テレコム・ウェーブバンドで1つの駆動レーザーを必要とする、時間エネルギーの絡み合った可視光子対を生成することによって検証される。
合成プロセスからの光子対生成速度は、本態性5波混合時の500ドル以上の拡張係数を示す。
本研究は,材料工学よりもメソスコピックスケールでのフォトニック構造工学による非線形合成の普遍的アプローチを示し,高次光非線形性を実現するための新しい道を開き,新しい機能フォトニックデバイスについて検討する。
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