超高品质因数(Q)谐振器在超窄线宽激光器、光学陀螺仪、光学原子钟以及量子通信和计算等应用中发挥着至关重要的作用。目前，用于激光线宽变窄和相位噪声降低的谐振器已经被归入台式和体光学实现。将体光谐振器的性能转化为集成波导设计将导致尺寸、功率、成本和对环境干扰的敏感性的显著降低，并实现更高水平的集成。具有大模式面积和体积的设计可以减轻光学非线性和热光频率噪声。迄今为止，集成谐振器的固有品质值仅限于环形波导的2.6亿和螺旋波导的1.5亿。采用片上蚀刻二氧化硅圆盘谐振器的混合设计取得了重大进展，显示出2.06亿个，最近达到创纪录的11亿个。然而，这些设计与晶片级制造并不完全兼容，易受环境条件的影响，并且需要气密密封以及仔细的模式工程。Qs接近5亿、容量超过10亿、谐振频率低于1 MhZ、模式面积和体积大、与光子集成和晶圆级处理兼容的全波导谐振器设计需要解决方案。

       近日，来自霍尼韦尔国际公司的Matthew W. Puckett和美国加州大学圣巴巴拉分校电气与计算机工程系的Kaikai Liu等人报告了一个具有4.22亿本征和34亿吸收限制Qs的Si3N4谐振器。该谐振器具有453 kHz本征、906 kHz负载和57 kHz的吸收限制线宽，而迄今为止所报道的具有沉积氧化物上覆层的波导的最低0.060 dB m-1损耗是最低的。这些结果是通过仔细减少散射和吸收损耗来实现的，他们对这些损耗进行了模拟、量化和关联。波导谐振器技术的这一进步为全波导十亿量子腔铺平了道路，使其适用于非线性光学、原子钟、量子光子学和大容量光纤通信等应用。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

文章链接：Matthew W. Puckett et al. 422 Million intrinsic quality factor planar integrated all-waveguide resonator with sub-MHz linewidth. Nature Communications (2021) 12:934
       https://doi.org/10.1038/s41467-021-21205-4

消息来源：两江科技评论