論文の概要: High-Performance Silicon Photonic Single-Sideband Modulators for Cold Atom Interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.12537v2
• Date: Mon, 13 Nov 2023 03:46:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-14 23:06:20.261768
• Title: High-Performance Silicon Photonic Single-Sideband Modulators for Cold Atom Interferometry
• Title（参考訳）: 冷間原子干渉計用高性能シリコンフォトニックシングルサイドバンド変調器
• Authors: Ashok Kodigala, Michael Gehl, Gregory W. Hoth, Jongmin Lee, Christopher DeRose, Andrew Pomerene, Christina Dallo, Douglas Trotter, Andrew L. Starbuck, Grant Biedermann, Peter D. D. Schwindt, and Anthony L. Lentine
• Abstract要約: 光パルス原子干渉計(LPAI)は光パルス原子干渉計(LPAI)の中で最も複雑で困難なシステムである LPAIレーザーの主な機能は、低温原子の生成と状態選択検出を行うことである。 1560nm付近で動作するデュアル並列マッハ・ツェンダー変調器(DPMZM)を用いた高性能シリコンフォトニックキャリア抑制シングルサイドバンド(CS-SSB)変調器PICを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5014464701850736
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The most complicated and challenging system within a light-pulse atom interferometer (LPAI) is the laser system, which controls the frequencies and intensities of multiple laser beams over time to configure quantum gravity and inertial sensors. The main function of an LPAI laser system is to perform cold-atom generation and state-selective detection and to generate coherent two-photon process for the light-pulse sequence. Substantial miniaturization and ruggedization of the laser system can be achieved by bringing together most key functions of the laser and optical system onto a photonic integrated circuit (PIC). Here we demonstrate a high-performance silicon photonic carrier-suppressed single-sideband (CS-SSB) modulator PIC with dual-parallel Mach-Zehnder modulators (DP-MZMs) operating near 1560 nm, which can dynamically shift the frequency of the light for the desired function within the LPAI. Independent RF control of channels in SSB modulator enables the extensive study of imbalances in both the optical and RF phases and amplitudes to simultaneously reach 30 dB carrier suppression and unprecedented 47.8 dB sideband suppression with peak conversion efficiency of -6.846 dB (20.7 %). Using a silicon photonic SSB modulator with time-multiplexed frequency shifting in an LPAI laser system, we demonstrate cold-atom generation, state-selective detection, and the realization of atom interferometer fringes to estimate gravitational acceleration, $g \approx 9.77 \pm 0.01 \,\rm{m/s^2}$, in a Rubidium ($^{87}$Rb) atom system.
• Abstract（参考訳）: 光パルス原子干渉計(LPAI)内の最も複雑で困難なシステムは、時間とともに複数のレーザービームの周波数と強度を制御し、量子重力と慣性センサーを構成するレーザーシステムである。 LPAIレーザーシステムの主な機能は、低温原子の生成と状態選択検出を行い、光パルスシーケンスのためのコヒーレントな2光子過程を生成することである。 レーザーシステムと光システムの最も重要な機能をフォトニック集積回路(PIC)に組み込むことで、レーザーシステムの実質的な小型化と堅牢化を実現することができる。 本稿では、1560nm付近で動作するデュアルパラレルマッハ-ツェンダー変調器(DP-MZM)を用いた高性能シリコンフォトニックキャリア抑制シングルサイドバンド(CS-SSB)変調器PICについて述べる。 SSB変調器におけるチャネルの独立RF制御により、光学およびRF位相と振幅の両方の不均衡を広範囲に研究し、30dBキャリア抑制と6.846 dB (20.7 %)のピーク変換効率を持つ前例のない47.8 dBサイドバンド抑制に同時に到達することができる。 lpaiレーザーシステムにおいて、時間多重周波数シフトを有するシリコンフォトニックssb変調器を用いて、ルビジウム(英語版) (^{87}$rb) 原子系において、冷却原子の生成、状態選択検出、原子干渉計のフリンジの実現により重力加速度を推定する9.77 \pm 0.01 \,\rm{m/s^2}$, を実証する。

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