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用于产生高度可调谐的压缩光的方法和装置

阅读：1021发布：2020-05-15

专利汇可以提供用于产生高度可调谐的压缩光的方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请涉及用于产生高度可调谐的压缩光的方法和装置。一种用于产生压缩光的装置包括基板和集成到基板上的第一分束器。该装置还包括集成到基板上的Mach-Zehnder干涉仪。Mach-Zehnder干涉仪具有耦合到第一分束器的第一输出端的第一输入端和耦合到第一分束器的第二输出端的第一输出端。该装置还包括集成到基板上并将Mach-Zehnder干涉仪的第二输入端连接到Mach-Zehnder干涉仪的第二输出端的波导。波导和Mach-Zehnder干涉仪形成环形谐振器。环形谐振器也可以由包括例如螺旋波导的波导部分代替。，下面是用于产生高度可调谐的压缩光的方法和装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于产生压缩光的装置，所述装置包括：
基板；
集成到所述基板上的第一分束器；
集成到所述基板上的Mach-Zehnder干涉仪，所述Mach-Zehnder干涉仪具有耦合到所述第一分束器的第一输出端的第一输入端和耦合到所述第一分束器的第二输出端的第一输出端；以及
波导，所述波导集成到所述基板上并将所述Mach-Zehnder干涉仪的第二输入端连接到所述Mach-Zehnder干涉仪的第二输出端，所述波导和所述Mach-Zehnder干涉仪形成环形谐振器。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一分束器具有大约50/50的分束比。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一分束器是第一可重新配置分束器。
4.如权利要求1所述的装置，还包括：
移相器，所述移相器设置在所述Mach-Zehnder干涉仪的臂中，用于调整所述Mach-Zehnder干涉仪到所述环形谐振器中的耦合强度。
5.如权利要求1所述的装置，还包括：
集成到所述基板上的第二分束器，所述第二分束器具有耦合到所述第一分束器的第二输入端的第一输入端。
6.如权利要求1所述的装置，还包括：
集成到所述基板上的第二分束器，所述第二分束器具有耦合到所述第一分束器的第二输入端的第一输入端，所述第二分束器具有大约99/1的分束比。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述波导的特征在于带隙大于所述装置的操作波长处的光子能量的两倍。
8.一种装置，包括：
基板；
集成到所述基板上的第一分束器，所述第一分束器具有第一输出端和第二输出端；
环形谐振器，所述环形谐振器与所述第一分束器光学连通；以及
调谐元件，所述调谐元件与所述第一分束器和所述环形谐振器光学连通，所述调谐元件被配置为改变所述环形谐振器的耦合强度，所述调谐元件还被配置为在所述第一分束器和所述环形谐振器之间传输光学信号以用于产生压缩光。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述调谐元件包括集成到所述基板上的Mach-Zehnder干涉仪，所述Mach-Zehnder干涉仪具有耦合到所述第一分束器的第一输出端的第一输入端和耦合到所述第一分束器的第二输出端的第一输出端。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所述调谐元件包括集成到所述基板上的Mach-Zehnder干涉仪，所述Mach-Zehnder干涉仪具有耦合到所述第一分束器的第一输出端的第一输入端和耦合到所述第一分束器的第二输出端的第一输出端，并且所述环形谐振器包括：
波导，所述波导集成到所述基板上并将所述Mach-Zehnder干涉仪的第二输入端连接到所述Mach-Zehnder干涉仪的第二输出端。
11.如权利要求8所述的装置，其中，所述第一分束器具有大约50/50的分束比。
12.如权利要求8所述的装置，其中，所述第一分束器是第一可重新配置分束器。
13.如权利要求8所述的装置，还包括：
集成到所述基板上的第二分束器，所述第二分束器具有耦合到所述第一分束器的第二输入端的第一输入端。
14.如权利要求8所述的装置，还包括：
集成到所述基板上的第二分束器，所述第二分束器具有耦合到所述第一分束器的第二输入端的第一输入端，所述第二分束器具有大约99/1的分束比。
15.如权利要求8所述的装置，其中，所述环形谐振器的特征在于带隙大于所述装置的操作波长处的光子能量的两倍。
16.一种装置，包括：
基板；
第一分束器，所述第一分束器集成到所述基板上并且被配置为接收光学输入，所述第一分束器还被配置为将所述光学输入分成具有第一强度的第一部分和具有基本上等于所述第一强度的第二强度的第二部分；以及
集成到所述基板上的波导，所述波导具有耦合到所述第一分束器的第一输出端以接收输入光学信号的第一部分的输入端以及耦合到所述第一分束器的第二输出端以接收输入光学信号的第二部分的输出端，所述波导的输入端和输出端还被配置为将输入光学信号的第一部分和第二部分传送回所述第一分束器，以用于产生光的压缩态。
17.如权利要求16所述的装置，其中，所述第一分束器是第一可重新配置分束器。
18.如权利要求16所述的装置，其中，所述波导包括螺旋波导。
19.如权利要求16所述的装置，还包括：
集成到所述基板上的第二分束器，所述第二分束器具有耦合到所述第一分束器的第二输入端的第一输入端。
20.如权利要求16所述的装置，还包括：
集成到所述基板上的第二分束器，所述第二分束器具有耦合到所述第一分束器的第二输入端的第一输入端，所述第二分束器具有大约99/1的分束比。
21.如权利要求16所述的装置，其中，所述波导的特征在于带隙大于输入光学信号的波长处的光子能量的两倍。

说明书全文

用于产生高度可调谐的压缩光的方法和装置

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2018年8月17日提交的美国专利申请No.16/104,424的优先权，该美国专利申请要求于2017年8月18日提交的美国临时专利申请No.62/547,324的优先权，这些申请的内容通过引用整体并入本文。

技术领域

[0003] 本公开涉及用于产生高度可调谐的压缩光的方法和装置。

背景技术

[0004] 光的压缩态是其中存在的量子涨落(quantum fluctuation)的程度已经被抑制到低于普通相干光的水平的光束。这种量子噪声的减少通常沿着特定的测量正交发生，并且以沿着共轭正交的量子噪声增加为代价，与海森堡不确定性原理保持一致。压缩态可以用于量子计量学、连续变量(CV)量子信息处理(QIP)和量子模拟。在紧凑、集成、基于芯片的器件中生成具有高效率和纯度的强压缩光在构建可缩放的量子光子器件方面可以是有用的。对于许多CV QIP应用，对压缩量的高度控制是有益的。另外，通常期望使生成的压缩态在相位空间中位移与压缩水平无关的量。
发明内容

[0005] 本文描述的一些实施例包括用于产生压缩光的装置。在一些实施例中，一种装置包括集成到基板上的第一分束器(beam splitter)(例如，可重新配置的和/或具有50/50分束比的分束器)、Mach-Zehnder干涉仪和波导。Mach-Zehnder干涉仪具有耦合到第一可重新配置分束器的第一输出端的第一输入端和耦合到第一可重新配置分束器的第二输出端的第一输出端。并且波导将Mach-Zehnder干涉仪的第二输入端连接到Mach-Zehnder干涉仪的第二输出端。波导和Mach-Zehnder干涉仪一起形成环形谐振器。

[0006] 该装置还可以包括设置在Mach-Zehnder干涉仪的臂中的移相器，以调整Mach-Zehnder干涉仪到环形谐振器中的耦合强度。并且它可以包括集成到基板上的第二分束器，第二分束器具有耦合到第一分束器的第二输入端的第一输入端。第二分束器可以具有大约99/1的分束比。

[0007] 在一些实施例中，一种用于产生压缩光的装置包括基板和集成到基板上的第一分束器。第一分束器具有第一输出端和第二输出端。光源还包括与第一分束器光学连通的环形谐振器以及与第一分束器和环形谐振器光学连通的调谐元件。调谐元件被配置为改变环形谐振器的耦合强度。调谐元件还被配置为在第一分束器和环形谐振器之间传输光学信号。

[0008] 在一些实施例中，一种用于产生光的压缩态的装置包括基板以及集成到基板上并被配置为接收输入光学信号的第一分束器。第一分束器还被配置为将输入光学信号分成具有第一强度的第一部分和具有基本上等于第一强度的第二强度的第二部分。该装置还包括集成到基板上的波导。波导具有耦合到第一分束器的第一输出端以接收输入光学信号的第一部分的输入端和耦合到第一分束器的第二输出端以接收输入光学信号的第二部分的输出端。波导的输入端和输出端还被配置为将输入光学信号的第一部分和第二部分传送回第一分束器。附图说明

[0009] 图1示出了根据实施例的可重新配置分束器(RBS)的示意图。

[0010] 图2示出了根据实施例的适合于在压缩光源中使用的Mach-Zehnder干涉仪环形通道耦合器(MZIRCC)的示意图。

[0011] 图3A示出了根据实施例的包括MZIRCC和两个RBS的集成压缩光源的示意图。

[0012] 图3B示出了根据实施例的图3A中所示的集成压缩光源的压缩器部分的示意图，其中标记了场算子(operator)。

[0013] 图4示出了根据实施例的包括用于生成压缩光状态的螺旋波导的装置的示意图。

[0014] 图5示出了根据实施例的用于生成压缩光的装置的框图。

[0015] 图6图示了根据实施例的生成压缩光的方法。

具体实施方式

[0016] 基于环形谐振器的基于光子芯片的压缩光源可以使生成的压缩态在相位空间中位移与压缩水平无关的量。独立控制相位空间位移和压缩水平使得有可能在高斯量子信息处理中使用压缩位移态，因为几乎所有依赖于压缩位移态的算法和协议都涉及相位空间位移和压缩水平的独立调谐。

[0017] 本文描述的方法和装置采用干涉仪耦合，其允许高度过耦合、可调谐的环形谐振器系统来代替冗余谐振器阵列。这种可调谐环形谐振器系统对于高品质谐振压缩光源可以是有用的特征。这种可调谐环形谐振器系统使用具有可调谐耦合比的一个环，而不是制作一个环的许多副本以希望它们中的一些具有正确的耦合比。在一些实施例中，可调谐环形谐振器系统可以例如通过下面讨论的Mach-Zehnder干涉仪环形通道耦合器来提供。消除冗余谐振器阵列节省了芯片上的空间并降低了制造成本。另外，使用单个微环谐振来实现压缩消除了对波导模式的复杂色散工程的需要。

[0018] 基于芯片的压缩光源可以用作包括变分量子估计的光子量子模拟和对分子电子振动光谱的模拟的非经典光源。它还可以用作CV量子隐形传态(quantum teleportation)实验的输入，并用于创建CV簇态(cluster state)。实际上，几乎压缩光的任何应用都可以从这种紧凑、高效、通用和可调谐的压缩光源中受益。

[0019] 集成的压缩光源可以包括多个光子部件，每个光子部件可以使用互补金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺制造。这些光子部件包括但不限于定向耦合器(DC)、可重新配置分束器(RBS)、环形谐振器(RR)和Mach-Zehnder干涉仪环形通道耦合器(MZIRCC)。

[0020] DC包括在设定的传播长度上彼此紧密接近的两个波导，以使得能够在它们之间传递光强度。RBS包括顺序布置以形成Mach-Zehnder干涉仪的两个定向耦合器，其中在一个中间臂上具有可控制的相位延迟，从而允许通过每个端口的可调谐的消光和传输比(参见例如下面的图1)。因此，这个部件表现为具有可配置的传输比和反射比的分束器。RR可以被实现为缠绕在其自身上的波导，从而导致环形波导内的非线性光学过程的谐振增强。并且MZIRCC可以被实现为波导和环形谐振器之间的基于RBS的耦合器，从而允许波导和环形谐振器之间的耦合强度的波长依赖的可调谐性(参见例如下面的图2)。不受任何特定理论或操作模式的约束，本文使用的耦合强度是指在单次通过中(即，在谐振器中累积之前)在子系统(例如，通道波导和环形谐振器波导)之间耦合的光的分数(fraction)。

[0021] 图1示出了可重新配置分束器(RBS)100的示意图，RBS 100包括顺序放置的第一定向耦合器(DC1)110和第二定向耦合器(DC2)120，其中介于中间的波导段之间的相对光学相位φ由通过微加热器130(阴影覆盖)的电流进行热光(thermo-optically)控制。也可以使用其它控制该相位的手段，诸如电光移相器。RBS 100还包括两个输入端口112a和112b以及两个输出端口122a和122b。图1所示的体系架构可以实现在输入场(E1，E2)和输出场(E3，E4)之间具有可调谐传输的有效的Mach-Zehnder干涉仪。

[0022] 图2示出了Mach-Zehnder干涉仪环形通道耦合器(MZIRCC)200的示意图。MZIRCC包括RBS 210，RBS 210的一个输出波导214反馈回到一个输入波导212中。RBS 210可以基本上类似于图1中所示和上面描述的RBS 100。通过波导220和可操作地耦合到波导的移相器230来实现反馈。输入波导212、波导220和输出波导214因此形成耦合到干涉仪(即，RBS 210)的环形谐振器240，其具有通过微加热器电流进行热光控制的可调谐的相位差φ。该电流调谐输入/输出通道(分别为图2中的211和213)与环形谐振器240之间的有效耦合强度。安装在环形谐振器240的一段上的移相器230(例如，微加热器)可以每次往返提供相位φres。因此，调整通过移相器230的电流可以改变环形谐振器240的有效光学长度，从而允许精细调谐环形谐振器240的谐振频率和自由光谱范围。

[0023] 图3A是集成压缩光源300的示意图，并且图3B示出了图3A中所示的集成压缩光源300的压缩器部分，其中标记了场算子。在一些实施例中，整个光源300可以制造在公共基板(也称为芯片)上。在一些实施例中，光源300的至少一部分制造在公共基板上，并且其余部分可以制造在一个或多个不同的基板上。

[0024] 如图3A所示，压缩光源300包括具有第一移相器315的第一RBS 310(标记为RBS1)，第一移相器315控制第一RBS 310的耦合比。第一RBS 310还包括两个输入端312a和312b以及两个输出端314a和314b。第一RBS 310的第一输入端312a耦合到诸如泵浦激光器之类的泵浦光源(未示出)。在一些实施例中，泵浦激光器可以集成到芯片上或耦合到芯片。第一RBS 310的第二输入端312b耦合到第二RBS 320(标记为RBS2)的一个输入端。第二RBS 320包括第二移相器325，第二移相器325控制第二RBS 320的耦合比。第二RBS 320也包括两个输入端322a和322b以及两个输出端324a和324b。虽然图3A图示了第一RBS 310和第二RBS 320是可重新配置的，但是也可以使用不可重新配置的分束器来代替可重新配置的分束器中的一个或两个。

[0025] 光源300还包括MZIRCC 330，MZIRCC 330具有两个输入端332a和332b以及两个输出端334a和334b。第一RBS 310的第二输出端314b耦合到MZIRCC 330的第一输入端332a，MZIRCC 330包括第三移相器335。第一RBS 310的第一输出端314a耦合到MZIRCC 330的第一输出端334a。此外，MZIRCC 330的第二输入端332b以及第二输出端334b通过波导336耦合在一起以形成RR。移相器337可操作地耦合到波导336。该耦合布置使光双向地传播通过RR(例如，如在Sagnac干涉仪中那样)。

[0026] 光源300还包括两个输出端口340a和340b。在一些实施例中，第二RBS 320的输出端324a和324b可以用作整个光源300的端口340a和340b。在一些实施例中，光源300的输出端口340a和340b可以是单独的部件(但是分别光学耦合到第二RBS 320的输出端324a和324b)。

[0027] 图3A和图3B示出了使用Mach-Zehnder干涉仪(MZI)调整RR的耦合强度。在实践中，也可以使用任何其它合适的手段来调整RR的耦合强度。在一些实施例中，可以经由耦合区域的热调谐来调整耦合强度。在一些实施例中，可以经由耦合谐振器介导的耦合来调整耦合强度，所述耦合谐振器介导的耦合可通过移位介导谐振器的谐振位置调谐。在一些实施例中，可以经由耦合区域中的应变调谐或者通过其它机械手段的调谐来调整耦合强度。

[0028] 经由由环形谐振器介质的三阶非线性光学响应引起的自相位调制来实现RR中的顺时针循环模式和逆时针循环模式两者的压缩。通过第一RBS 310耦合回来(例如，经由314a和314b)的相干载波泵浦光在通道B(即第一RBS 310的第二输入端312b)处经历相消干涉并且被熄灭，使得仅有正交压缩真空(quadrature squeezed vacuum)从该通道B出现。来自通道B的压缩真空与来自位移输入通道C(即，第二RBS 320的输入端322b)的相干光混合，从而导致在输出端D1和D2(例如，第二RBS 320的输出端324a和324b)处的位移压缩光。

[0029] 图3A和图3B中所示的压缩光源可以在集成光子芯片上制造，其中部件的波导芯由具有合适的三阶非线性光学响应的材料(例如，氮化硅)构成。换句话说，波导芯提供对(一个或多个)操作波长处的高达三光子吸收透明的高三阶非线性。波导材料可以具有很少甚至没有相关波长处的线性或双光子吸收(例如，波导材料应该具有大于操作波长处的光子能量的两倍的带隙)。波导可以被设计为使得在波导内传播的光学模式被很好地限制到具有最高非线性的区域。例如，对于1550nm处的操作，压缩光源可以由在形成基本基板的硅芯片上具有氮化硅芯和氧化硅包层的单模波导形成。其它合适的材料包括例如氮化铝和Hydex。

[0030] 图3A和图3B中所示的压缩光源的操作可总结如下。将光学信号注入到输入通道A(即第一输入端312a)中的相干泵浦入射在第一RBS 310上，其中相位φ1在操作之前被调谐。然后在操作期间监视和稳定光学信号，以获得通过第一RBS 310的每个输出端口314a和314b的50％传输比，即，314a和314b处的两个输出信号具有基本相同的强度(或功率)。因此，光学信号在MZIRCC 330中顺时针和逆时针传播，在任一方向上具有相等的强度。

[0031] MZIRCC 330在两个方向上将光学信号耦合到RR，从而激励其中的顺时针循环模式和逆时针循环模式两者。两个方向的泵浦模式(即顺时针循环泵浦模式和逆时针循环泵浦模式)的循环强度也基本相等。

[0032] MZIRCC 330中的相位φc控制RR模式的非本征品质因数(extrinsic quality factor)，非本征品质因数可以直接影响RR中的顺时针循环泵浦模式和逆时针循环泵浦模式两者的谐振线宽和耦合条件。可能的耦合条件包括例如欠耦合、过耦合或临界耦合。相位取决于各种路径长度，这在制造期间可能难以精确控制。它可以在器件表征期间根据需要进行调整，然后在操作期间被稳定和监视。如下所讨论的，调谐该耦合条件的能力对基于RR的压缩器的输出的压缩光的品质具有显著影响。压缩带宽也由φc调谐。

[0033] 从RR出射的光入射在第一RBS 310的两个输出端口314a和314b上(即，从图3A右侧的MZIRCC 330朝向图3A左侧的第一RBS 310)。由于两个方向(即Sagnac环路内的方向)的光学路径自动平衡，因此光学信号的相干泵浦载波部分在端口B(即312b)处熄灭。另外，由于来自每个方向的生成的压缩光的压缩角是平衡的，因此在端口B(即312b)中的出射光和到端口A(即312a)的出射光之间不存在纠缠，即，B(即312b)的输出是纯压缩真空态。

[0034] 来自端口312b的压缩真空与来自第二RBS 320的输入端322b的相干光混合。在操作之前相位φ2被调谐，然后被设置并稳定以获得通道C(即322b)和通道D1(即324a或340a)之间的非常高的传输比。在一些实施例中，传输比可以是大约99％或更高，使得非常少的压缩光被丢失到端口D2(即324b或340b)，端口D2的输出被丢弃。精确的耦合比取决于可用功率以及可以将多少功率耦合到端口C(即322b)中。结果产生的离开输出端口324b的光是位移压缩态。由于位移的程度由到端口322b的输入控制，该输入与压缩量无关，因此位移和压缩的程度是可独立调谐的。这种可调谐性由单独的置换器(displacer)级提供，因为在压缩器中生成压缩光的非线性过程提供了与泵浦光的初始位移直接相关的压缩程度。添加单独的置换器部件(例如，第二RBS 320)使位移和压缩操作解耦。

[0035] 不受任何特定理论的束缚，可以通过分析系统内的相关光场算子来理解图3B中所示的压缩器件的操作。由于压缩器件通常在非常窄带光(例如，10MHz至10GHz)上操作，因此在通道段中(即，在压缩器件中的除了RR内的任何地方)，考虑光子场算子ψ(z)就足够，该光子场算子被定义为使得交换子(commutator)

[0036] [ψ(z),ψ(z′)]＝0,

[0037]

[0038] 被满足，并且

[0039]

[0040] 表示在由ψ(z)描述的场中的z处的平均光子通量，其中vg是群速度；考虑到该群速度可以在所有感兴趣的频率上基本被认为是恒定的，色散被假定跨带宽是足够小的。色散应该足够小，以使群速度在操作带宽上(基本上)恒定，使该操作带宽足够窄以实现期望的色散。在全器件中传播的各种场可以通过这些数学对象(例如，ψ(z))建模。

[0041] 从器件的压缩器段开始是有益的。如图3B所示，在第一RBS310的输入端312a处，泵浦注入其中的场由场算子ψP描述；第一RBS 310的另一个(真空)输入端312b由场算子ψ0描述。然后，紧挨着第一RBS 310右侧的场由以下给出

[0042]

[0043]

[0044] 这些场通过MZIRCC 330传播到RR处的耦合点。虽然存在两个耦合点，但是由MZIRCC 330提供的与RR的耦合可以被建模为单个点处的有效耦合，其中可调谐的耦合强度由被微加热器电流Ic控制的相位φc确定。输入场ψ+＜(ψ-＜)和输出场ψ+＞(ψ-＞)耦合到逆时针(顺时针)循环RR模式b+(b-)。这些环形模式满足

[0045]

[0046]

[0047] 可以使用标准腔输入-输出理论来计算谐振器内部动力学，据此，压缩由于环形介质的三阶非线性光学响应引起的自相位调制相互作用而发生。由于整个结构具有非线性光学响应，因此压缩可以在每个波导部分中发生。但RR中的大量场增强使其成为忽略其它地方的非线性效应的良好近似。最终，这种计算的结果根据输入场产生时间依赖的海森堡图像的输出场的表达式：

[0048]

[0049] 其中，f±(t，t′)是计算出的时间响应函数。算子N(t)包含来自RR中的散射损失的所有贡献，其可以通过包含耦合到RR的虚拟额外输入/输出通道来建模。然后可以将输出场ψ±＞传播到第一RBS 310，在第一RBS 310处它们经由与等式(3)相同的关系被变换为场ψout和ψX。场算子ψout的统计揭示了跨所使用的环形谐振的带宽的正交压缩；然后，位移操作产生与位移压缩真空对应的最终器件输出。

[0050] 压缩输出的程度和品质取决于耦合比α，

[0051]

[0052] 其中Q是RR的满载品质因数，并且Qext是和与输入及输出通道的耦合相关联的非本征品质因数。该比率可以理解为RR中的光子可以在相关输出通道中被收集而不是散射损失的概率。因此，当α接近于一时，几乎谐振器中的所有光都被收集，从而直接减轻了由来自噪声场N(t)的贡献输出的压缩光的讹误(corruption)。由于Qext与由MZIRCC 330给出的有效耦合强度直接相关，而有效耦合强度又可由微加热器电流Ic控制。因此，耦合比α是该电流的函数α＝α(Ic)。这消除了制造具有变化耦合间隙的大型环形谐振器序列以便识别具有期望的高度过耦合条件(α→1)的那些谐振器的需要；相反，对于MZIRCC 330，可以使用具有可调谐耦合的单个谐振器。

[0053] 图4示出了包括用于生成光的压缩态的螺旋波导的光源400的示意图。光源400包括第一RBS 410，第一RBS 410还包括两个输入端412a和412b以及两个输出端414a和414b。移相器415可操作地耦合到第一RBS 410的一个臂，以控制第一RBS 410的分束比。由第一RBS 410传送的光学信号被发送到波导430(例如，螺旋波导)，在波导430中光学信号经历非线性调制(例如，三阶非线性调制)。波导430包括耦合到第一RBS 410的第一输出端414a的输入端432a以及耦合到第一RBS 410的第二输出端414b的输出端432b。

[0054] 波导430可以具有足够的非线性和长度，以在由具有适当持续时间和峰值功率的光脉冲串泵浦时允许压缩光生成。在一些实施例中，波导430是螺旋形的，如图4所示。在一些实施例中，波导430可以是直的(或线性的)。在一些实施例中，波导430可以包括弯曲波导。采用第一RBS 410的可调谐性来控制生成的压缩光的量值和相位角。波导430还可以被设计(或配置)以调整生成的压缩光的带宽和时间模式结构。

[0055] 光学信号在波导430中在两个方向(即顺时针和逆时针)上传播，并经由两个输出端414a和414b返回到第一RBS 410。然后，第一RBS 410经由输入端412b将生成的压缩光传送到第二RBS 420。第二RBS 420包括第一输入端422a，用于接收来自第一RBS 410的输入端412b的压缩光。第二RBS 420还包括第二输入端422b，用于接收位移输入，以便生成位移压缩光，该位移压缩光经由一个或两个输出端424a和424b从第二RBS 420传输出去。移相器
425可操作地耦合到第二RBS 420的一个臂，以控制第二RBS 420的分束比。

[0056] 光源400还包括两个输出端口440a和440b。在一些实施例中，第二RBS 420的输出端424a和424b可以用作整个光源400的端口440a和440b。在一些实施例中，光源400的输出端口440a和440b可以是单独的部件(但是分别光学耦合到第二RBS 420的输出端424a和424b)。

[0057] 图5示出了用于生成压缩光的装置500的示意图。装置500包括基板505和集成到基板505上的第一分束器510。第一分束器具有第一输出端514a和第二输出端514b。装置500还包括环形谐振器520，环形谐振器520与第一分束器510光学连通，以循环从第一分束器510出去的光。第一分束器510和环形谐振器520之间的光学耦合经由调谐元件530实现。调谐元件530被配置为改变环形谐振器520的耦合强度。此外，调谐元件530还被配置作为第一分束器510和环形谐振器520之间的双向链路，即，光可以从第一分束器510传播到环形谐振器520以及从环形谐振器520传播回到第一分束器510。因此，输出端514a和514b也可以用作输入端。

[0058] 在一些实施例中，调谐元件530被配置为经由耦合区域的热调谐来调整耦合强度。在一些实施例中，调谐元件被配置为经由耦合谐振器介导的耦合来调整耦合强度，所述耦合谐振器介导的耦合可通过移位介导谐振器的谐振位置调谐。在一些实施例中，调谐元件被配置为经由耦合区域中的应变调谐或者通过其它机械手段的调谐来调整耦合强度。

[0059] 在一些实施例中，调谐元件530被配置为沿着顺时针和逆时针两个方向将光传送到环形谐振器520中。在一些实施例中，在环形谐振器520内沿着顺时针和逆时针方向传播的光可以具有基本相同的强度。可以经由上述类似的机制实现光的压缩。

[0060] 虽然在图5中示出了圆形形状，但是环形谐振器520可以具有任何其它合适的形状，诸如正方形、矩形和椭圆形。在一些实施例中，环形谐振器520可以是在基板505上制造的半导体环形谐振器。在一些其它实施例中，环形谐振器520可以包括设置在基板505上的光纤环。

[0061] 图6图示了根据实施例的生成压缩光的方法600。可以使用本文描述的装置中的任何一个来实现方法600。在方法600中，在610处，泵浦光被传送到与环形谐振器光学连通的第一分束器。在620处，环形谐振器的耦合强度由调谐元件控制，调谐元件还被配置为将从第一分束器出去的泵浦光耦合到环形谐振器中。泵浦光在环形谐振器内沿着顺时针和逆时针两个方向传播。调谐元件还被配置为将环形谐振器内的泵浦光耦合回第一分束器，使得在环形谐振器内沿着相反方向的泵浦光彼此干涉。净结果是从第一分束器仅出现正交压缩真空。

[0062] 虽然本文已经描述和示出了各种发明实施例，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文所述的功能以及/或者获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的多种其它手段和/或结构，并且这种变化和/或修改中的每一个都被认为在本文所述的发明实施例的范围内。更一般而言，本领域技术人员将容易地认识到，本文所述的所有参数、维度、材料和配置都意味着是示例性的，并且实际的参数、维度、材料和/或配置将取决于对其使用本发明教导的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到或者能够仅利用常规实验来确定本文所述的具体发明实施例的许多等同物。因此，应当理解的是，前述实施例仅仅是作为示例给出的，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，发明性实施例可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践。本公开的发明实施例涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料、工具和/或方法。此外，如果这种特征、系统、制品、材料、工具和/或方法不相互矛盾，则两个或更多个这种特征、系统、制品、材料、工具和/或方法的任意组合包括在本公开的发明范围内。

[0063] 可以以多种方式中的任何一种来实现上述实施例。例如，可以使用任何合适的硬件来实现设计和制造本文公开的技术的实施例。而且，各种发明构思可以被实施为一个或多个方法，其示例已经提供。作为方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。相应地，可以构造实施例，其中动作以不同于所示的次序执行，这可以包括同时执行一些动作，即使这些动作在说明性实施例中被示为是顺序动作。

[0064] 如本文定义和使用的，所有定义都应当理解为控制字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义术语的普通含义。

[0065] 如本文在说明书中和在权利要求书中使用的，除非清楚地指示相反，否则不定冠词“一”和“一个”应当理解为是指“至少一个”。

[0066] 如本文在说明书中和在权利要求书中使用的，短语“和/或”应当被理解为是指如此连接的元素中的“任意一个或两个”，即在一些情况下结合存在而在其它情况下分离存在的元素。用“和/或”列出的多个元素应当以相同的方式解释，即，如此连接的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”从句具体识别出的元素之外，还可以可选地存在其它元素，无论与具体识别出的那些元素相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，当结合开放式语言(诸如“包括”)使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可以指只有A(可选地包括除B之外的元素)；在另一个实施例中可以指只有B(可选地包括除A之外的元素)；在又一个实施例中可以指A和B(可选地包括其它元素)；等等。

[0067] 如本文在说明书中和在权利要求中所使用的，“或”应当理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当分隔列表中的项时，“或”或者“和/或”应当被解释为包容性的，即，包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多于一个，以及可选的还有附加的未列出的项。只有清楚地指示相反的术语，诸如“仅……中的一个”或“……中的确切一个”，或者当在权利要求中使用时，“由……组成”，将指包括多个元素或元素列表中的确切一个元素。一般而言，如本文使用的术语“或”仅在前面有排他性术语(诸如“任一”、“……中的一个”、“仅……中的一个”或“……中的确切一个”)时应当被解释为指示排他性替代方案(即，“一个或另一个但不是两个都有”)。当在权利要求书中使用时，“基本上由……组成”应当具有其在专利法领域中使用的普通含义。

[0068] 如本文在说明书中和在权利要求书中使用的，引用一个或多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为指选自元素列表中的元素中的任何一个或多个的至少一个元素，但不一定包括在元素列表内具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任意组合。这种定义还允许除由短语“至少一个”引用的元素列表内具体识别出的元素之外的元素可以可选地存在，无论与具体识别的那些元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等同地，“A或B中的至少一个”，或等同地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以指至少一个(可选地包括多于一个)A而B不存在(并且可选地包括除B之外的元素)；在另一个实施例中可以指至少一个(可选地包括多于一个)B而A不存在(并且可选地包括除A之外的元素)；在又一个实施例中可以指至少一个(可选地包括多于一个)A以及至少一个(可选地包括多于一个)B(并且可选地包括其它元素)；等等。

[0069] 在权利要求书中以及在上述说明书中，诸如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“包括有”等的所有过渡性短语都应当被理解为开放式的，即，意味着包括但不限于。只有过渡性短语“由……组成”和“基本上由……组成”将分别是封闭或半封闭的过渡性短语，如在美国专利局专利审查程序手册第2111.03部分中所阐述的。

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