光量子存儲器作為光與物質相互作用的界面,能夠存儲光量子比特,是克服長距離量子網絡信道損耗的核心器件,在大尺度的量子網絡構建中發揮著重要作用。對于可擴展和方便的實際應用,可集成的,尤其是片上的量子存儲器是至關重要的。片上特性方便存儲器與表面電極、可集成光子電路等相結合,實現徹底的集成化。實現量子存儲器的物理系統眾多,如單個原子、原子氣體、稀土摻雜晶體等,已有眾多建設性的工作。其中稀土摻雜晶體具備眾多的優點,如大帶寬,長壽命,高保真度,具備多模式潛力等。并且作為固態材料,它在實現可集成量子存儲中具備天然優勢。基于各種制造技術的可集成方案已在稀土摻雜晶體中得到了驗證,如鈮酸鋰波導、摻鉺光纖、聚焦離子束刻蝕、硅基光子晶體腔和飛秒加工等。飛秒加工因具備微米級的三維加工精度和對材料損傷較小的特點,十分適配于在稀土摻雜晶體中制備光學可集成結構。對于量子存儲器而言,自旋波量子存儲可以支持長壽命的按需讀取,是實際應用中不可或缺的,但從未在可集成的固態器件中得到驗證。本論文的研究目標是面向量子存儲器的可集成化,最終實現可集成的自旋波量子存儲器的演示。作者基于飛秒微加工技術,在稀土摻雜晶體上靠近晶體表面位置...

【文章頁數】：108 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１飛秒激光微加工中相關物理過程的時間尺度

ｓ??Ａｖａｌａｎｃｈｅ?ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ??Ｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ?Ｃａｒｒｉｅｒ－ｃａｒｒｉｅｒ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??ｉ—Ｃａｒｒｉｅｒ－ｐｈｏｎｏｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??Ｔｈｅｒｍａｌ?ａｎｄ?Ｓｈｏｃｋ－ｗａｖｅ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ??ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ....

圖２．２飛秒加工波導的分類

?第２章飛秒激光微加工波導???加熱乃至熔化。若此時激光脈沖已經停止，則是抑制了電子－聲子散射對輻照區??域外離子的影響，即輻照區域外的熱擴散被抑制，大大提高了加工的精度［７２］。??由于衍射極限的存在，通過高倍物鏡聚焦，飛秒激光加工的精度一般在百納??米到微米量級，這足以適應光....

圖２．３?Ｉ型波導與光纖對接示意圖

?第２章飛秒激光微加工波導???導模模式匹配單模光纖模式，實現與光纖對接的，將系統集成進入基于光纖的光??子集成回路中。如圖２．３所示，ｄｅＲｉｅｄｍａｔｔｅｎ教授團隊實現了基于導模波長為６０６??ｎｍ的Ｉ型波導與光纖的對接［３３］。??圖２．３?Ｉ型波導與光纖對接示意圖。圖片取....

圖２．４由Ｉ型波導構建的光子集成回路

?第２章飛秒激光微加工波導???＼??ｒ—Ｔ—－＾：．??＼??－??圖２．４由Ｉ型波導構建的光子集成回路。圖片取自文獻Ｗ。??ｒａ?…．—－ｔ?一＇—??Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｃａｎ?Ｍｕｌｔｉ－ｓｃａｎ??Ｌａｓｅｒ－ｄａｍａｇｅｄ?ＳｐｊＤｔｓ??１?喜?ｓｐ〇ｕ?ｉ?＾＾ｓｉ｜....

本文編號：3991940