片上耦合波导

114 THz纠缠带宽

一种利用倏逝波耦合相位匹配的硅基耦合波导，能够产生跨越O至U波段的超宽带纠缠光子。

Pengtao, Fan · Huangjie, Zhang · Xilan, Wang · Chenyuan, Chen · Haotian, Yan · 郝然

Zhongguo Jiguang/Chinese Journal of Lasers 2025

参数信息

纠缠带宽

114 THz

光子通量密度

1.11 ns⁻¹·THz⁻¹

四波混频效率

-40.8 dB

波长范围

1184–2158 nm

相位匹配带宽扩展

5.45

技术优势

带宽超百太赫兹

通过优化耦合波导结构，5 dB带宽达到114 THz，覆盖O、E、S、C、L、U波段，为波分复用等应用提供宽谱光源。

通量密度高

在100 mW泵浦功率下，光子通量密度可达1.11 ns⁻¹·THz⁻¹，保证带宽和光谱平坦度的同时具有较高的产生效率。

工艺简单

器件采用标准SOI工艺，结构简单，显著降低了加工难度，便于集成到量子光子芯片中。

纠缠质量高

计算得到的双光子波函数和纠缠熵（7.211）证实产生的光子对具有高质量的连续频率纠缠特性。

应用场景

• 量子通信：作为宽带纠缠光源，替代窄带源以提高信道容量和抗干扰能力。
• 量子光学相干层析：利用宽谱纠缠光子实现高轴向分辨率的成像，扩展OCT的探测深度。
• 精密光谱测量：提供宽谱频率关联的光子对，提高光谱测量的精度和速度。
• 波分复用系统：单光源覆盖多个通信波段，替代多个窄带激光器，降低WDM系统复杂度和成本。
• 量子计算：产生高质量连续频率纠缠的光子对，可用于构建大规模量子信息处理单元。