硅片上高 Q 光子晶体纳米腔之间的电控按需光子传输

       光缓冲存储器不依赖于光和电信号之间的中间转换，可用于实现低延迟、低能耗的光网络。光子晶体纳米腔可以将光子长时间限制在一个非常小的区域内，因此可以作为这种光学缓冲存储器的核心元件。然而，目前需要一种可伸缩的方法来在纳米腔之间按需传输光子。

        近日，来自日本京都大学电子科学与工程系的Masahiro Nakadai等人展示了一个光电集成解决方案，实现了在硅片上耦合超高品质因子(Q)纳米腔系统的电气控制。该系统具有基于平面内p-i-n二极管的折射率控制机制，并通过电控制脉冲实现存储纳米腔之间的高效光子传输。采用基于机器学习的方法对该系统光子晶体（PC）结构的重要设计元素进行优化，以实现纳米腔之间的大耦合系数，同时保持高Q因子。他们还开发了制造方法，可以减少在二极管制造过程中的污染。该系统的传输效率为76%，传输后的腔光子寿命为1.3 ns (Q因子为1.6 × 106)。这种控制方案将有助于实现光缓冲存储器，在芯片上按需存储和提取光子信息。相关研究工作发表在《Nature Photonics》上。（詹若男）

       文章链接：Masahiro Nakadai et al. Electrically controlled on-demand photon transfer between high-Q photonic crystal nanocavities on a silicon chip. Nature Photonics (2021) https:/ / doi.org/10.1038/ s41566-021-00910-y