論文の概要: Optomechanical ring resonator for efficient microwave-optical frequency
conversion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.06435v2
- Date: Thu, 16 Nov 2023 23:43:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-22 16:30:16.937400
- Title: Optomechanical ring resonator for efficient microwave-optical frequency
conversion
- Title（参考訳）: マイクロ波-光周波数変換用光機械リング共振器
- Authors: I-Tung Chen, Bingzhao Li, Seokhyeong Lee, Srivatsa Chakravarthi,
Kai-Mei Fu, Mo Li
- Abstract要約: ソリッドステートデバイスを旅するフォノンは、機械的相互作用を通じて異なる物理的システムに結合できる普遍的な励起として出現している。
光子とフォノンの両方を導く光学集積回路(OMIC)を構築でき、光子とフォノンを相互に相互接続する。
ここでは、赤外線光子とGHzフォノンが共振して大幅に拡張された変換を誘導するOMIC(Optimchanical ring Resonator)を含むOMICを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8548408603545106
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Phonons traveling in solid-state devices are emerging as a universal
excitation that can couple to different physical systems through mechanical
interaction. At microwave frequencies and in solid-state materials, phonons
have a similar wavelength to optical photons, enabling them to interact
efficiently with light and produce strong optomechanical effects that are
highly desirable for classical and quantum signal transduction between optical
and microwave. It becomes conceivable to build optomechanical integrated
circuits (OMIC) that guide both photons and phonons and interconnect discrete
photonic and phononic devices. Here, we demonstrate an OMIC including an
optomechanical ring resonator (OMR), in which infrared photons and GHz phonons
co-resonate to induce significantly enhanced interconversion. The OMIC is built
on a hybrid platform where wide bandgap semiconductor gallium phosphide (GaP)
is used as the waveguiding material and piezoelectric zinc oxide (ZnO) is used
for phonon generation. The OMR features photonic and phononic quality factors
of $>1\times10^5$ and $3.2\times10^3$, respectively, and resonantly enhances
the optomechanical conversion between photonic modes to achieve an internal
conversion efficiency $\eta_i=(2.1\pm0.1)%$ and a total device efficiency
$\eta_{tot}=0.57\times10^{-6}$ at a low acoustic pump power of 1.6 mW. The
efficient conversion in OMICs enables microwave-optical transduction for many
applications in quantum information processing and microwave photonics.
- Abstract（参考訳）: 固体デバイスで移動するフォノンは、機械的な相互作用によって異なる物理系に結合できる普遍的な励起として登場している。
マイクロ波および固体材料において、フォノンは光子と似た波長を持ち、光と効率的に相互作用し、光とマイクロ波の間の古典的および量子的信号伝達に非常に好ましい強い光学効果を生じる。
光子とフォノンの両方を誘導し、分離フォトニックとフォノニックデバイスを相互接続する光機械集積回路(omic)を構築することが考えられる。
ここでは、赤外線光子とGHzフォノンが共振して大幅に拡張された変換を誘導するOMRを含むOMICを実証する。
omicは、広帯域gap半導体ガリウムリン化ガリウム(gap)を導波材料として、圧電酸化亜鉛(zno)をフォノン生成に用いるハイブリッドプラットフォーム上に構築されている。
OMRは、それぞれ$>1\times10^5$と$.2\times10^3$のフォトニック品質係数を特徴とし、内部変換効率$\eta_i=(2.1\pm0.1)%$とトータルデバイス効率$\eta_{tot}=0.57\times10^{-6}$を1.6mWの低音響ポンプパワーで、フォトニックモード間の光力学的変換を強化する。
OMICの効率的な変換により、量子情報処理やマイクロ波フォトニクスにおいて多くの用途にマイクロ波光変換が可能である。
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