陳彥宏

本研究致力於量子壓縮光源的生成及其光路的積體化，旨在提升光路的擴展性與操作穩定性。透過單通光參量放大器，我們成功產生了基於海森堡不確定性原理的非古典壓縮態光源，實現了在一個正交項上超越標準量子極限的最小擾動，同時其對應的另一個正交項擾動則略增，從而在量子感測領域中達到更高的精度。 在實現壓縮光源的過程中，本研究採用鈮酸鋰基板，並利用光束傳播法模擬波導的單模條件來優化轉換效率。透過一系列半導體製程技術，包括黃光微影、薄膜沉積、擴散、研磨拋光及蝕刻，我們製備了具有準相位匹配的周期性晶疇反轉結構和退火質子交換波導的晶片。進行古典量測後，結果顯示在1550nm波長下，晶片的傳播損耗為0.4414dB/cm，二倍頻轉換效率達到62.36%/W，相位匹配溫度為155.1℃，非線性增益的轉換效率和重疊係數分別為63.31%/W和0.4568。進一步地，通過在平衡零差檢測架構下對不同晶片進行測量，我們在泵浦功率為80mW、檢測效率為0.343的條件下，量測到0.760dB的反壓縮能級和-0.566dB的壓縮能級，從而驗證了量測架構的檢測能力。 未來研究將著重於優化質子交換波導的製程技術，結合反向質子交換製程來製作埋入式波導，以提升轉換效率和降低傳播損耗。此外，通過在鈮酸鋰基板中摻雜Mg、Zn離子來增加對光折變的抵抗能力，將使元件能夠在更高功率下運行。同時，埋入式波導的對稱模態分佈提高光纖耦合效率，將來能嘗試使用二次OPA放大過程來產生更大的壓縮能級，將為量子計算等應用提供更大的容錯。面向未來高度整合的光學晶片，使用具有更高光限制的鈮酸鋰薄膜將成為關鍵發展方向。