近紅外光(Short-wavelength infrared)雷射具有多項優點,在光纖通訊、氣體偵測以及光感測系統等領域有廣泛的應用。本研究以光子晶體面射型雷射製備SWIR之半導體雷射,這種方式具有體積小、製程簡單、面發射以及高度裝置相容性等優點,極具發展潛力。在研究中,我們透過不同光子晶體結構設計,實現高輸出以及光束偏轉的特性。
本文透過轉印法將三五族光子晶體奈米樑雷射與氮化矽波導以兩種積體光路中常見的耦合型態進行整合,藉由修正後的光子晶體結構控制光波流向,實現其間顯著的單一方向耦合;我們也進一步基於側向耦合型態提出改良的轉印步驟,突破傳統受限於繞射極限的視覺對位轉印精確度,達成近零轉印誤差並驗證大量元件的均勻單一方向耦合。
量子糾纏光源在量子資訊科學與技術的發展上扮演重要的角色。在此研究工作中,我們利用自製自發參量下轉換晶片產生具備時-頻糾纏的光子對,並採用弗蘭森干涉儀做為量子糾纏的測量與驗證方案,演示了一個具備高度糾纏特性的量子糾纏光源。更進一步的,我們將製備的糾纏態送入一近3公里的校園光纖網路中進行糾纏分發實驗並觀測到時-頻糾纏態在長光纖網路中的穩健性。
當半導體雷射受到外部干擾時,可誘發出如雜訊般的混沌動力行為,其獨特的物理性質,吸引許多不同前沿科技應用的目光。本專文特別介紹一種新穎的外部干擾技術-強度調制光注入,以誘發出頻譜更加寬廣且更加平坦的混沌,並對其於微波雷達與資訊安全應用上的優勢與潛力,包括雷達距離解析度可小至1 cm、隨機亂數產生速率可高達320 Gbits/s等,進行簡扼說明。