蓝光至近红外集成PZT氮化硅调制器，用于量子与原子应用
光学
2026-01-23 v1
摘要
激光和光信号的调制与控制对于囚禁离子和冷中性原子量子系统至关重要。鉴于原子种类、实验模式和架构的多样性，设计可在可见光至近红外光谱范围内工作的集成光调制器，是实现便携式、鲁棒且紧凑的量子计算机、时钟和传感器的关键一步。能够在低波导损耗和高谐振腔品质因数、直流耦合宽带频率响应和低功耗条件下运行的波长无关、CMOS兼容的集成光调制器，对于可扩展的光子集成至关重要。然而，向这些目标的进展一直有限。在此我们展示了四种类型的集成应力光锆钛酸铅（PZT）氮化硅调制器：线圈马赫-曾德尔调制器、线圈纯相位调制器，以及总线耦合和增减环谐振调制器，工作波长范围为493 nm至780 nm。线圈MZM在532 nm下工作，Vπ为2.8 V，0.4 MHz的3 dB带宽，消光比为21.5 dB。线圈相位调制器在493 nm下工作，Vπ为2.8 V，在1 kHz偏移处具有低残余振幅调制-34 dB。总线耦合环谐振调制器在493 nm下工作，增减环谐振调制器在780 nm下工作。基于环的调制器具有340万和190万的固有品质因数，0.9 GHz/V和1 GHz/V的线性调谐强度，以及2.6 MHz和10 MHz的3 dB带宽。四种调制器设计均保持了氮化硅的低光波导损耗，直流耦合且具有宽带频率响应，波长无关工作，每个驱动器仅消耗数十nW。这类解决方案为与其它精密氮化硅组件进一步集成以实现芯片级原子和量子系统开辟了潜力。
引用
@article{arxiv.2601.15695,
title = {Blue to Near-IR Integrated PZT Silicon Nitride Modulators for Quantum and Atomic Applications},
author = {Nick Montifiore and Andrei Isichenko and Nitesh Chauhan and Jiawei Wang and Andrew S. Hunter and Mark W. Harrington and Rahul Chawlani and Ryan Q. Rudy and Iain Kierzewski and Michael Pushkarsky and Daniel J. Blumenthal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.15695},
year = {2026}
}
备注
10 pages, 6 figures