論文の概要: Interpretable inverse-designed cavity for on-chip nonlinear and quantum optics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.03036v1
• Date: Sun, 6 Aug 2023 06:52:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-08 17:12:57.707640
• Title: Interpretable inverse-designed cavity for on-chip nonlinear and quantum optics
• Title（参考訳）: オンチップ非線形および量子光学のための解釈可能な逆設計キャビティ
• Authors: Zhetao Jia, Wayesh Qarony, Jagang Park, Sean Hooten, Difan Wen, Yertay Zhiyenbayev, Matteo Secl\`i, Walid Redjem, Scott Dhuey, Adam Schwartzberg, Eli Yablonovitch, and Boubacar Kant\'e
• Abstract要約: 逆設計は波動物理学、特にコンパクトで高性能なデバイスのためのフォトニクスにおいて強力なツールである。 そこで本研究では,オンチップ光子生成効率を向上させるために,解釈可能な結果を持つ逆設計法を提案する。 我々はシリコンオン絶縁体プラットフォームを用いて、コンパクトで逆設計のデバイスを作製し、特徴付ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Inverse design is a powerful tool in wave-physics and in particular in photonics for compact, high-performance devices. To date, applications have mostly been limited to linear systems and it has rarely been investigated or demonstrated in the nonlinear regime. In addition, the "black box" nature of inverse design techniques has hindered the understanding of optimized inverse-designed structures. We propose an inverse design method with interpretable results to enhance the efficiency of on-chip photon generation rate through nonlinear processes by controlling the effective phase-matching conditions. We fabricate and characterize a compact, inverse-designed device using a silicon-on-insulator platform that allows a spontaneous four-wave mixing process to generate photon pairs at 1.1MHz with a coincidence to accidental ratio of 162. Our design method accounts for fabrication constraints and can be used for scalable quantum light sources in large-scale communication and computing applications.
• Abstract（参考訳）: 逆設計は波動物理学、特にコンパクトで高性能なデバイスのためのフォトニクスにおいて強力なツールである。 これまで、応用は主に線形系に限定されており、非線形系で研究や実証されることはほとんどない。 さらに、逆設計技法の「ブラックボックス」の性質は、最適化された逆設計構造の理解を妨げている。 実効位相マッチング条件を制御し,非線形プロセスによるオンチップ光子生成効率を向上させるために,解釈可能な結果を持つ逆設計法を提案する。 自発的4波混合プロセスによって光子対を1.1mhzで生成できるシリコン・オン・インシュレータ・プラットフォームを用いて、偶然比162の偶然の一致でコンパクトな逆設計デバイスを作成し、特徴付けする。 設計手法は製造制約を考慮し,大規模通信および計算アプリケーションにおいてスケーラブルな量子光源として使用できる。

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