論文の概要: Broadband bright biphotons from periodically poled triple-resonance metasurface
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.08990v1
- Date: Thu, 13 Feb 2025 06:07:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-14 13:44:30.641931
- Title: Broadband bright biphotons from periodically poled triple-resonance metasurface
- Title（参考訳）: 周期的な三重共振形地表面からの広帯域明るい2光子
- Authors: Jihua Zhang, Chaoxin Shi, Jinyong Ma, Frank Setzpfandt, Thomas Pertsch, Chunxiong Bao, Jianjun Zhang, Andrey A. Sukhorukov,
- Abstract要約: 帯域幅の広い自然パラメトリックダウン変換からの双光子は、多くの量子技術において非常に望まれる。
周期極型LiNbO$_3$薄膜上にナノグレーティングを組み込んだ周期極型三重共振形表面(PPTM)を導入する。
予測された2光子レートは100MHz/mW以上で、周波数帯域は165nm、運動量帯域は13円6円で、レートは3桁以上、帯域幅は1桁以上改善されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.618791071450902
- License:
- Abstract: Biphotons from spontaneous parametric down conversion with broad bandwidth are highly wanted in many quantum technologies. However, achieving broad bandwidth in both frequency and momentum while keeping a high rate remains a challenge for both conventional nonlinear crystals and recently emerging nonlinear metasurfaces. Here, we address this challenge by introducing a periodically poled triple-resonance metasurface (PPTM) incorporating a nano-grating atop a periodically poled LiNbO$_3$ thin film. PPTM supports high-Q guided mode resonances at pump, signal, and idler wavelengths meanwhile enabling quasi-phase matching between three guided modes in a broad frequency/momentum range. The predicted biphoton rate is over 100 MHz/mW with a frequency bandwidth of 165 nm around 1550 nm and a momentum bandwidth of $13^\circ \times 6^\circ$, improving the state-of-the-art by over three orders of magnitude in rate and one order of magnitude in bandwidths. This ultrathin broadband bright biphoton source could stimulate system-level miniaturization of various free-space quantum photonic technologies.
- Abstract（参考訳）: 帯域幅の広い自然パラメトリックダウン変換からの双光子は、多くの量子技術において非常に望まれる。
しかし、周波数と運動量の両方で広帯域化を図りながら高い速度を維持することは、従来の非線形結晶と最近出現した非線形準曲面の両方にとって課題である。
ここでは, 周期的極性LiNbO$_3$薄膜上にナノグレーティングを組み込んだ, 周期的極性三共振形表面(PPTM)を導入することで, この課題に対処する。
PPTMは、ポンプ、信号、アイドラー波長での高Q誘導モード共鳴をサポートし、同時に広帯域/モメンタム範囲の3つの誘導モード間の準位相マッチングを可能にする。
予測されたバイフォトンレートは、周波数帯域が1550nmの100MHz/mWを超え、運動量帯域が13^\circ \times 6^\circ$となり、3桁以上のレートと1桁の帯域幅が向上する。
この超薄ブロードバンドの明るい2光子源は、様々な自由空間量子フォトニクス技術のシステムレベルの小型化を刺激することができる。
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