哈佛大学在片上可编程电光系统中实现光的动态控制

上图展出了一种新的构建光子学平台，可以在集成电路中存储光，并对其频率（或颜色）展开电掌控据麦姆斯咨询报导，美国哈佛大学JohnA.Paulson工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员研发了一种新的构建光子学平台，可以在集成电路中存储光，并对其频率（或颜色）展开电掌控。该平台从原子系统中吸取了启发，或能在光量子信息处理、光信号处理和微波光子学领域取得广泛应用。“这是微波首次用作在一颗芯片上以可编程的方式转变光的频率，”SEAS应用于物理学前博士后研究员MianZhang说道，他是该研究论文的第一作者，现在已沦为哈佛大学创业公司HyperLightCorporation的首席执行官，“许多量子光子学和经典光学应用于必须光频切换，这个可玩性仍然相当大。我们的研究指出，我们不仅可以以高效率的方式转变光的频率，而且用于这种新技术，我们还可以根据必须存储并萃取光，这在之前是无法构建的。

”微波信号在无线通信中无处不在，但之前，研究人员指出它们与光子的相互作用过强。SEAS电气工程教授MarkoLoncar领导的研究团队研发出有了一种用于铌酸锂（LiNbO3，一种具备强劲电光特性的材料）生产高性能光学微结构的技术。Loncar和他的团队此前已证明，他们可以通过铌酸锂纳米波导近于低损耗地传播光，并能利用片上铌酸锂调制器掌控光强度。

在近期的研究中，他们融合这些技术做到了更进一步研发，以建构一种类似于分子的系统，并用于这种新的平台准确掌控芯片上光的频率和振幅。“铌酸锂具备独有的较低光学损耗和强劲的电光非线性性能，使我们需要在可编程电光系统中动态控制光，”该论文的联合第一作者，现任香港城市大学助理教授ChengWang说道，“这一成果或将推展光学和微波信号处理可编程滤波器的发展，并将在射电天文学、雷达技术等领域获得应用于。”接下来，研究人员的目标是用于完全相同的架构研发更加低损耗的光波导和微波电路，以构建更高的效率，并最后构建微波和光子之间的量子链接。

“微波和光学光子的能量差距五个数量级，但我们的系统需要以完全100％的效率，一次一个光子地桥接这一差距，”该论文的高级作者Loncar说道，“这一技术或能推展量子云的构建，量子云是通过安全性光通信地下通道网络量子计算机的一种分布式网络。”这项研究还由哈佛大学纳米光学实验室YaowenHu、AmirhassanShams-Ansari、TianhaoRen；和斯坦福大学电气工程系由教授ShanhuiFan共同完成。

该研究获得了美国国家科学基金会、海军研究办公室、陆军分布式量子信息研究实验中心和构建量子材料中心（CIQM）的部分反对。研究中的器件生产在哈佛大学纳米系统中心已完成。这项研究已公开发表于NaturePhotonics期刊。

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