多模微谐振器中的多功能光子分子开关

作者

陶子涵,沈碧涛,李文灿,邢璐雯,王昊宇,吴奕辰,陶元生,周闫,何延东,超鹏,淑昊文 & 王兴军

摘要

利用光学超模相互作用来构建人造光子分子，揭示了一系列类似于原子物理学的基本光学现象。以前，这种两能级系统中不同的能级和相互作用是由耦合的微谐振器提供的。可重构性是有限的，因为它们通常需要微妙的外部场刺激或机械地改变几何因素。这些高度具体的方法也限制了潜在的应用。在这里，我们提出了一种多功能的多模微环片上光子分子，利用灵活的调控方法来动态控制空间模的存在和相互作用强度。单模/多模状态之间的转换使光子分子的“关/开”功能成为可能，支持更广泛的广义应用场景。特别是，“接通”状态在耦合强度和相位差方面都表现出灵活和多维的模式分离控制，相当于交流和直流斯塔克效应。“关断”状态可实现完美的低损耗单模转换，在基于晶圆代工的硅微环中以超紧凑的弯曲尺寸 进行。它打破了FSR-Q因素权衡的刻板印象，实现了超宽带和高分辨率的毫米波光子操作。我们的演示为集成光子分子系统提供了灵活且可移植的解决方案，将其研究范围从基础物理学扩展到非线性光信号处理和第六代无线通信等实际应用。