論文の概要: Cavity-enhanced narrowband spectral filters using rare-earth ions doped in thin-film lithium niobate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.09655v2
- Date: Thu, 30 May 2024 17:37:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-31 23:23:04.039617
- Title: Cavity-enhanced narrowband spectral filters using rare-earth ions doped in thin-film lithium niobate
- Title（参考訳）: 薄膜ニオブ酸リチウムをドープした希土類イオンを用いたキャビティ増幅狭帯域スペクトルフィルタ
- Authors: Yuqi Zhao, Dylan Renaud, Demitry Farfurnik, Yuxi Jiang, Subhojit Dutta, Neil Sinclair, Marko Loncar, Edo Waks,
- Abstract要約: 集積非線形光学プラットフォームにおいて、希土類イオンを用いた共振器型スペクトルフィルタリングを実演する。
13.0dBの13.0dBの7MHzライン幅から、20.4dBの24MHzライン幅までの帯域通過フィルタを実現する。
このような多用途統合スペクトルフィルタは、光信号処理や光メモリのオン・ア・チップの基本的な構成要素として機能する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.24091079613649838
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: On-chip optical filters are fundamental components in optical signal processing. While rare-earth ion-doped crystals offer ultra-narrow optical filtering via spectral hole burning, their applications have primarily been limited to those using bulk crystals, restricting their utility. In this work, we demonstrate cavity-enhanced spectral filtering based on rare-earth ions in an integrated nonlinear optical platform. We incorporate rare-earth ions into high quality-factor ring resonators patterned in thin-film lithium niobate. By spectral hole burning at 4K in a critically coupled resonance mode, we achieve bandpass filters ranging from 7 MHz linewidth, with 13.0 dB of extinction, to 24 MHz linewidth, with 20.4 dB of extinction. By reducing the temperature to 100 mK to eliminate phonon broadening, we achieve an even narrower linewidth of 681 kHz, which is comparable to the narrowest filter linewidth demonstrated in an integrated photonic device, while only requiring a small device footprint. Moreover, the cavity enables reconfigurable filtering by varying the cavity coupling rate. For instance, as opposed to the bandpass filter, we demonstrate a bandstop filter utilizing an under-coupled ring resonator. Such versatile integrated spectral filters with high extinction ratio and narrow linewidth could serve as fundamental components for optical signal processing and optical memories on-a-chip.
- Abstract（参考訳）: オンチップ光フィルタは光信号処理の基本的なコンポーネントである。
希土類イオンドープ結晶は、スペクトルホールバーニングによる超狭光フィルタリングを提供するが、その用途は主にバルク結晶の使用に限られており、実用性は制限されている。
本研究では, 非線形光学プラットフォームにおいて, 希土類イオンを用いた共振器型スペクトルフィルタリングを実演する。
希土類イオンを薄膜ニオブ酸リチウムにパターン化した高品質のリング共振器に組み込んだ。
臨界結合共鳴モードでのスペクトルホールバーニングにより、7MHzの線幅、13.0dBの13.0dBから24MHzの線幅、20.4dBの20.4dBまでの帯域通過フィルタを実現する。
フォノン拡張を除去するために温度を100mKに下げることで、681kHzのより狭い線幅を実現した。
さらに、キャビティ結合率を変化させることで、再構成可能なフィルタリングを可能にする。
例えば、帯域通過フィルタとは対照的に、アンダーカップリングリング共振器を用いた帯域通過フィルタを実演する。
このような多用途統合スペクトルフィルタは、光信号処理や光メモリのオン・ア・チップの基本的な構成要素として機能する。
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