面向片上量子惯性传感中膜波导光子集成电路平台基准测试的光纳米纤维试验台
原子物理
2026-04-21 v4 光学
量子物理
摘要
近年来,利用光与磁原子导引的冷原子干涉测量进展,为能够在动态环境中运行的量子惯性传感器奠定了基础。本工作中,我们提出三项关键创新,如倏逝场(EF)原子导引、光纳米纤维试验台与膜波导光子集成电路(PIC)平台,以推进 EF 导引的原子干涉测量。首先,我们在光纳米纤维试验台上演示了 EF 原子导引,其作为我们膜波导 PIC 平台的性能基准。其次,我们在双色行波 EF 光偶极阱中以低功率(~5 mW)导引自由运动、激光冷却的 133Cs 原子,所用为新颖的、高热效率魔法波长 793 nm 与 937 nm(即“793/937-nm EF 原子导引”)。我们为这些 EF 原子导引设计并制备了膜波导 PIC 平台;在先前工作中我们表明它们可在真空下安全处理最低陷阱功率的 4-6 倍,并实现密集冷原子生成以高效装载。第三,我们通过微波场与 EF 耦合的无多普勒拉曼光束验证 preserved 原子相干性;据我们所知,这是首次报道由共传播 EF 耦合拉曼光束驱动、总光功率仅 150 nW 的相干条纹。通过提供光纳米纤维试验台与膜波导 PIC 平台之间的直接比较,我们的结果为 EF 导引原子干涉测量的片上实现以及完全集成、低 SWaP(尺寸、重量与功率)量子加速度计与陀螺仪的开发奠定了关键基础。
引用
@article{arxiv.2311.07055,
title = {Optical Nanofiber Testbeds for Benchmarking Membrane-Waveguide Photonic Integrated Circuit Platforms toward On-Chip Quantum Inertial Sensing},
author = {Adrian Orozco and William Kindel and Nicholas Karl and Yuan-Yu Jau and Michael Gehl and Grant Biedermann and Jongmin Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.07055},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 12 figures