基于 $\chi^{(2)}$ 的 AlGaAs 相位敏感放大器：创纪录增益、噪声与灵敏度
光学
2021-12-22 v1 应用物理
摘要
相位敏感放大器（PSAs）有望在新一代光通信系统以及经典与量子片上信号处理中实现重大进展。PSA 的核心构建模块是非线性介质。虽然二阶非线性（）强于三阶非线性（），但由于有效相位匹配相互作用波以及泵浦双光子吸收的挑战，它在半导体中较少用于参量放大。在这项工作中，我们展示了首个基于 的半导体 PSA 的成功设计、制备与表征，采用高效的相位匹配方法和脉冲泵浦，基于砷化铝镓（AlGaAs）波导平台。AlGaAs 等非中心对称半导体具有可观的 。此类波导相较于其他具有大 的材料（如周期性极化铌酸锂（PPLN））还可实现超过一个数量级的更大泵浦场限制。我们的 AlGaAs PSA 实现了片上同相增益、每脉冲 0.005 光子的灵敏度，并接近 0~dB 的理论最小噪声系数（NF）。凭借对每脉冲亚单光子信号态的处理能力，我们的 PSA 可能开启片上量子电路的新纪元。
引用
@article{arxiv.2112.10822,
title = {A $\chi^{(2)}$-based AlGaAs Phase Sensitive Amplifier with Record Gain, Noise and Sensitivity},
author = {Zhizhong Yan and Haoyu He and Han Liu and Meng Lon Iu and Osman Ahemd and Eric Chen and Phillip Stewart Blakey and Youichi Akasaka and Tadashi Ikeuchi and Amr S Helmy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.10822},
year = {2021}
}