論文の概要: Efficient high-quality photon pair generation in modal phase-matched thin-film lithium niobate micro-ring resonators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.05983v1
- Date: Fri, 08 Aug 2025 03:28:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-11 20:39:06.062406
- Title: Efficient high-quality photon pair generation in modal phase-matched thin-film lithium niobate micro-ring resonators
- Title（参考訳）: モード位相整合薄膜ニオブ酸リチウムマイクロリング共振器における高効率光子対生成
- Authors: Tingting Chen, Feihong Xue, Ryan Hogan, Xiaofei Ma, Jiaxuan Zhou, Yule Zhao, Yanling Xiao, Zhilin Ye, Chong Sheng, Qiang Wang, Shining Zhu, Hui Liu,
- Abstract要約: そこで本研究では,TFLNマイクロリング共振器を用いた高効率光子ペア生成を実現するために,モード位相マッチングを用いたスケーラブルなアプローチを提案する。
突発的なパラメトリックダウンコンバージョンにより最大40.2MHz/mWのペア生成率を実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.513457694904456
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: Efficient generation of high-quality photon pairs is essential for modern quantum technologies. Micro-ring resonator is an ideal platform for studying on-chip photon sources due to strong nonlinear effect, resonant-enhanced optical fields, and high integration. Thin-film lithium niobate (TFLN) micro-ring resonators with periodically poled quasi-phase matching have shown high-quality photon pair generation. However, periodic poling technology remains expensive and requires complex fabrication hindering its scalability and capability for practical application in nonlinear photonic devices. To address this, we propose a scalable approach using TFLN micro-ring resonators based on modal phase matching to achieve cost-effective, efficient high-quality photon-pair generation, significantly simplifying fabrication. We achieved pair generation rates up to 40.2 MHz/mW through spontaneous parametric down-conversion, with coincidence-to-accidental ratios exceeding 1200. By combining micro-ring resonance enhancement with modal phase matching, our approach reduces device size and fabrication cost while maintaining high nonlinear efficiency. These results advance the development of compact, efficient on-chip photon sources for next-generation nonlinear and quantum photonic applications.
- Abstract（参考訳）: 高品質な光子対の効率的な生成は、現代の量子技術にとって不可欠である。
マイクロリング共振器は、強い非線形効果、共鳴増幅光場、高集積性により、オンチップ光子源を研究するのに理想的なプラットフォームである。
準位相整合型薄膜窒化リチウム(TFLN)マイクロリング共振器は高品質な光子対生成を示す。
しかし、周期的なポーリング技術は高価であり、非線形フォトニックデバイスにおいてそのスケーラビリティと実用性を妨げる複雑な製造を必要とする。
そこで本研究では,TFLNマイクロリング共振器による高効率光子対生成を実現するため,TFLNマイクロリング共振器を用いたスケーラブルな手法を提案する。
突発的なパラメトリックダウンコンバージョンにより最大40.2MHz/mWのペア生成率を実現した。
マイクロリング共振器の強化とモード位相マッチングを組み合わせることで、高非線形効率を維持しつつ、デバイスサイズと製造コストを低減できる。
これらの結果は、次世代非線形および量子フォトニクス応用のためのコンパクトで効率的なオンチップ光子源の開発を推進している。
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