物理学 > 光学
[提交于 2025年5月7日
(v1)
,最后修订 2025年6月30日 (此版本, v2)]
标题: 薄膜铌酸锂上的无线毫米波电光技术
标题: Wireless millimeterwave electro-optics on thin film lithium niobate
摘要: 全球数据流量的快速增长正在加速对超宽带通信技术的需求,尤其是在云基础设施和新兴的6G无线系统中。 光学计算和量子信息处理也要求快速、可扩展的方式来接口光信号和电信号。 集成电光调制器提供了一种紧凑且高效的解决方案,但将其操作扩展到毫米波(mmWave)范围,并具备宽频带和与无线信号的兼容性仍然是一个重大挑战。 笨重的电气封装和高毫米波损耗仍然是可扩展性的主要障碍。 在此,我们展示了一种无线且宽频带的电光调制架构,可以直接将毫米波与光信号接口,消除了对阻抗匹配的毫米波探针和电缆的需求。 通过在薄膜铌酸锂平台上集成了片上天线和协同设计的传输线,我们在WR9.0(82-125 GHz)和WR2.8(240-380 GHz)频段实现了宽频带调制。 我们调制器的宽频特性使该器件能够作为高速检测器,检测高达6~GHz的毫米波载波,并实现平坦且宽广的响应,这是6G和高速毫米波传感的关键要求。 通过将天线耦合的传输线配置为腔体,我们的无线平台实现了三重共振的电光频率梳生成,模式间隔分别为123.2 GHz和307.9 GHz。 在123.2 GHz和307.9 GHz时提取的单光子电光耦合速率分别为$g_{0} =2\pi\times 4.98$kHz和$2\pi\times 9.93$kHz,证明了与毫米波频率的良好比例关系。 这些结果引入了一类新的无线电光器件,用于高速调制、检测和频率梳生成,在通信、传感和量子技术中有重要的应用。
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