芯片光子偏振调控研究取得重要进展

中山大学物理学院教授王雪华、副教授廖泽阳在芯片光子偏振调节研究方面取得了重要进展。他们提出了实现原子尺度光子偏振调节器的方案，可以在光子芯片中按需控制光子偏振，为构建高密度信息编码和信息处理的光量子集成芯片奠定了理论依据。最近，相关结果发表在《物理评论快报》上(Physical Review Letters)。

光子具有多自由度编码、相关时间长、传输速率快等优点，已成为理想的信息载体。光子集成芯片具有性能稳定、可扩展性高、小型化、移动性高等优点，近年来受到广泛关注。偏振是光子信息编码的最重要资源，但光子芯片中光子偏振的随机控制一直是一个巨大的挑战。传统的偏振极化器基于双折射晶体或法拉第磁光效应，一般体积较大，难以集成在片上。虽然提出了温度控制、折射率控制等方法，以实现片上光子偏振的转换控制，但整个结构体积仍较大，响应速度较慢。

为了克服这一重大挑战，在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助下，研究团队提出了一种新的光子偏振调节量子光学方法：将三能量子辐射子(原子或分子或量子点)集成到光波导中，使其与两个正交偏振波导模相互作用，并通过外部相关光场进行调节，实现输入光子偏振的按需转换。

该方法具有突出的优点：首先，偏振转换器是原子尺度，非常有利于电影集成;其次，通过调整外部相关驱动场的频率和强度，可以控制宽带范围内的偏振转换，无需改变结构，响应速度快;最后，由于类电磁感应是透明的(EIT-like)该方法具有较好的抗损耗能力和较高的转换效率。

该工作为实现光子偏振编码和按需调控提供了有效的解决方案，将促进高密度信息编码和信息处理光量子集成芯片的发展。