研究目的
在将硅光子（SOI）功能转移至电子BiCMOS晶圆前后，基于微环谐振腔中自发四波混频（SFWM）的1550纳米光子对源性能研究。
研究成果
基于绝缘体上硅（SOI）技术并支持SFWM的纠缠光子对引擎展现出卓越性能，在粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）发射条件下可实现每秒40次符合计数及95%的可见度。通过三维集成技术转移至BiCMOS晶圆后，其性能表现相当，仅因耦合损耗出现轻微衰减，这证明了在同一芯片上协同集成量子光学与电子器件的可行性。未来工作可优化耦合效率，并探索门控单光子雪崩二极管（SPAD）配置以实现更高计数率。
研究不足
该研究受限于转移至BiCMOS晶圆后光纤-波导耦合效率降低，导致符合计数率和可见度下降。采用外部泵浦及低效率（10%）的自由运行单光子雪崩二极管（SPAD）可能制约性能，且集成工艺可能引入未完全表征的损耗。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用硅微环谐振器（MRR）通过自发四波混频（SFWM）产生光子对，结合谐振增强与光谱切片技术?；赟OI工艺制备了具有粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）自由光谱范围（FSR）的两种MRR。外腔激光器泵浦MRR，并通过匹配的上下路滤波器抑制边模。量子态特性表征使用自由运行的铟镓砷单光子雪崩光电二极管（SPAD），发射光谱通过由可调谐光栅滤波器（TGF）和SPAD组成的单光子光谱分析仪（hν-OSA）分析。探测计数与符合事件通过时间标记?？榧锹?。
2：样本选择与数据来源：
样本包括SOI晶圆上的光子芯片及转移至BiCMOS晶圆后的样品。数据采集自传输光谱、SFWM发射光谱及符合测量结果。
3：实验设备与材料清单：
设备包含外腔激光器、上下路滤波器、MRR、SPAD、TGF、时间标记?？榧癉WDM解复用器；材料包括绝缘体上硅晶圆和BiCMOS晶圆。
4：实验流程与操作步骤：
外腔激光器泵浦MRR后，对SFWM发射进行滤波分析。测量晶圆转移前后信号光子与闲频光子的符合事件。
5：数据分析方法：
通过对比传输光谱与发射光谱，利用时间标记数据的统计方法计算符合率与可见度。
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micro-ring resonator
CWDM and DWDM variants with specific FSR
Used for photon pair generation via spontaneous four-wave mixing, providing resonant enhancement and spectral slicing.
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single-photon avalanche photodiode
InGaAs SPAD
Detects single photons for coincidence measurements in the quantum regime.
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tunable grating filter
TGF
Part of the single-photon spectrum analyzer (hν-OSA) for analyzing emission spectra.
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time-tagging module
Registers detection counts and coincidences from SPADs.
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add-drop filter
A/D filter
Suppresses side-modes before MRR injection and strips off residual pump light.
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DWDM demultiplexer
200 GHz DWDM
Slices SFWM emission into signal and idler channels for coincidence analysis.
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