論文の概要: Harnessing bound states in the continuum for quantum and nonlinear photonics in silicon nitride microresonators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.07426v1
- Date: Fri, 07 Aug 2026 17:14:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.574809
- Title: Harnessing bound states in the continuum for quantum and nonlinear photonics in silicon nitride microresonators
- Title（参考訳）: 窒化ケイ素マイクロ共振器における量子及び非線形フォトニクスの連続体における高調波束縛状態
- Abstract要約: 本研究では、再構成可能な集積フォトニック構造における連続体(BIC)の有界状態について理論的および実験的に検討する。
一つのモード, アイドラーのみをBIC条件に調整した構成を考えると, この単一モードの放射損失を抑えることは, 全体的な非線形ダイナミクスを大いに再評価することを示す。
これらの結果は、モード選択型ライフタイムエンジニアリングのツールとしてBICを確立し、バイフォトンウェーブパペットと統合パラメトリックデバイスのしきい値ダイナミクスの制御を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this work we theoretically and experimentally investigate bound states in the continuum (BICs) in a reconfigurable integrated photonic structure, focusing on spontaneous four-wave mixing. We consider a configuration in which only one mode, the idler, is tuned to the BIC condition, and show that suppressing the radiative loss of this single mode profoundly reshapes the overall nonlinear dynamics. In particularly, we realize electrically tunable Friedrich-Wintgen BICs with Q > 10^6 in an interferometrically coupled silicon-nitride microresonator. Although inaccessible through linear excitation, the BIC is populated by four-wave mixing and read out through its radiative photon partner. In the low-gain regime, we investigate the spectral, correlation, and coherence properties of the generated photon pairs, revealing distinctive signatures in the signal-idler correlations and an extracted signal whose coherence time approaches the intrinsic-loss-limited lifetime of the dark idler. In the high-gain regime, making one mode participating in optical parametric amplification a BIC enhances the parametric gain by 12 dB and lowers the oscillation threshold by 1.6 dB. These results establish BICs as a tool for mode-selective lifetime engineering, enabling control over both biphoton wavepackets and the threshold dynamics of integrated parametric devices.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, 連続体(BIC)の結合状態について理論的, 実験的に検討し, 自発4波混合に着目した再構成可能な集積フォトニック構造について検討した。
一つのモード, アイドラーのみをBIC条件に調整した構成を考えると, この単一モードの放射損失を抑えることは, 全体的な非線形ダイナミクスを大いに再評価することを示す。
特に,Q>10^6の電気的に調整可能なフリードリッヒ・ウィントゲンBICを,相互に結合した窒化ケイ素マイクロ共振器で実現した。
線形励起ではアクセスできないが、BICは4波混合により占有され、放射光子パートナーを通して読み出される。
低利得状態において、生成した光子対のスペクトル、相関、コヒーレンス特性について検討し、信号-イドラー相関に特徴的な特徴と、コヒーレンス時間がダークアイドラーの固有-ロス制限寿命に近づく抽出信号を明らかにする。
高利得状態において、光パラメトリック増幅の一モードをBICで行うことにより、パラメトリックゲインを12dB、発振閾値を1.6dB下げる。
これらの結果は、モード選択型ライフタイムエンジニアリングのツールとしてBICを確立し、バイフォトンウェーブパペットと統合パラメトリックデバイスのしきい値ダイナミクスの制御を可能にする。
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