铌酸锂集成光子器件的发展与机遇

铌酸锂,作为应用最广泛的非线性光学晶体之一,近十年来由于薄膜铌酸锂晶圆的出现而再次获得了学术界与产业界的关注.基于薄膜铌酸锂的集成光电子器件的优越性能已在诸多应用中得到演示,例如光信息处理、激光雷达、光学频率梳、微波光子学和量子光学等.2020年,薄膜铌酸锂器件通过光刻技术在6 in(1 in=2.54 cm)晶圆上的成功制备,推动了铌酸锂加工从实验室逐步走向工业化.薄膜铌酸锂光子器件的研究主要聚焦于利用电光、声光和二阶/三阶非线性效应进行光调制或频率转换;最近三年,掺杂稀土离子还成功赋予铌酸锂增益特性,实现了片上铌酸锂放大器和激光器.本文将简略回顾薄膜铌酸锂的发展过程,着眼于集成光子器件,介绍国内外研究组取得的进展、意义以及面临的挑战.

光学微腔中少光子数叠加态的耗散动力学

通过考察耗散光学腔中少光子数叠加态的Wigner函数随时间的变化行为,揭示其非经典特性的动力学演化.结果表明,初始时Wigner函数为负的少光子数叠加态,在耗散过程中其负性逐渐减小直至消失,并最后达到一个稳定的正值.但这并不意味着耗散量子态非经典特性的完全消失.实际上,作为非经典特性的另一个重要参量,光子的二阶关联函数g^(2)(0)(g^(2)(0)<1意味着光子是非经典地反聚束)是一个耗散动力学不变的物理量.我们证明,光子的二阶反关联函数g^((2A))(0)却是一个随着耗散而改变的物理参量,从而可以用于描述光学微腔中光量子态的耗散动力学行为.最后,我们给出一个在实验上如何制备少光子数叠加态并对其Wigner函数进行探测的方案.