Whoscored中文官网 | 编译自 Laser Focus World
一种新型的电光调制器控制着光学光谱中较短的可见光波长--并打破了可见光调制器的运行速度和效率方面的限制。
集成式铌酸锂薄膜可见光电调制器，其中应用于金电极的电脉冲能够以低驱动电压（~1 V）对输入光进行高频强度调制。
哈佛大学纳米光学实验室的Marko Lončar小组专门开发在电信波长（约1550纳米）工作的铌酸锂薄膜（TFLN）器件。但他们注意到，量子信息科学、传感和超快数据通信等领域的许多应用，可以从可见光到近红外（VNIR；约400至1000纳米）的TFLN器件中受益。
因此，研究人员设计了电光调制器，以在VNIR波长下工作（见上图）。
与Lončar小组合作的应用物理学研究生Dylan Renaud说："我们特别受到量子网络机会的启发，VNIR的 TFLN器件提供了有效和可扩展地控制用量子信息编码的单个光子的方法。
该小组的器件背后的基本原理很简单。"我们的相位和振幅调制器是在TFLN中制造的"，Renaud说。"铌酸锂是一种电光材料，这意味着当我们对在铌酸锂波导内传播的光线施加电场时，我们可以精确控制该光线的相位。这就是我们的相位调制器的基础。"
对于振幅调制器，他们使用马赫-泽恩德干涉仪调制器，它以推挽配置方式运行。Renaud解释说："现在不是有一条我们施加电场的路径，而是将光分成调制器的两条路径（臂）。一条臂推进了光的相位，而另一条则延迟了它。通过在每个臂上调制相位后重新组合这些路径，我们可以有效地控制调制器的输出强度。"
更快、更高效的近红外调制器
是什么让该小组的调制器工作变得特别？除了在不同的波长下工作外，研究人员表明VNIR 的TFLN器件提供了一种方法来打破现有的关于VNIR调制器如何快速和有效地工作的限制。
"我们可以用低于1伏的电压（例如，在738纳米时为0.55伏）来驱动这些调制器"，Lončar小组的一名研究生Daniel Assumpcao说，他也在研究可见光TFLN器件。"而且，由于功率损失相对较小，我们可以将这些器件的工作频率提高到35GHz - 即每秒350亿次开/关操作。"
由于他们的器件的驱动电压低，"我们表明，我们的调制器也可以用来确定地改变通过它们的光的颜色，其数量创下了纪录"，Assumpcao说。"为了做到这一点，我们使用了电光剪切技术。在这项技术中，使用我们的TFLN相位调制器对光脉冲施加一个准线性的相位。在频域中，这将转化为一个线性频移。迄今为止，这种技术的先前演示只能够使光发生相对较小的位移。"
研究人员的调制器表现如此之好的主要原因是，其驱动电压越低，你就可以越多的改变通过它的光脉冲的颜色。由于他们的调制器的驱动力非常低，他们可以产生的改变就越大。
Renaud说："我们对这些调制器出色的电光性能(低驱动电压)相当满意，而且在项目开始的时也没有料到。这种出色的性能为这些器件在传感、增强现实（AR）/虚拟现实（VR）或数据通信等领域开辟了许多经典的应用，超出了我们最初设想的量子应用。"
量子互联网的调制器
量子信息技术的一个关键研究领域是量子互联网。
Assumpcao说："正如经典互联网在网络内任何两个任意点之间发送经典信息一样，希望量子互联网能够在网络内任何两个任意点之间发送量子信息"。为了建立这个新的网络，我们需要有能力路由和控制网络内的量子存储器节点所发射的光子。大部分提议的量子存储器在VNIR波长下发射光，因此我们开发的在这些波长下运行的调制器是未来网络运行的一个关键部件。"
自从完成他们的调制器工作以来，在工程方面，该小组已经想出了将这些设备的电光带宽提高到近100GHz的方法，同时保持低驱动电压。
Renaud说："我们还开发了制造技术，以大幅减少这些调制器的片上光学损耗。对于量子应用，我们现在正致力于建立大规模的电路，以完成诸如将单个光子路由到大量固态量子存储器的工作，有效地转换光的波长，以及更多其它工作。"
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