近日，电子科技大学郭光灿院士和周强教授团队与中科院上海微系统所尤立星研究员合作提出并原理验证了铌酸锂基片上频分复用宣布式单光子源方案，首次实现了光纤通信波段频分复用宣布式单光子产生，将该波段单光子的产率、纯度、不可区分性等综合指标提升到新的阶段。相关研究结果发表于Photonics Research 2022年第6期。

该团队提出的铌酸锂基片上频分复用宣布式单光子源的原理方案如图所示。该方案基于近年来迅猛发展的铌酸锂晶体薄膜（LNOI），提出可利用微纳光学工艺在LNOI上制作出周期极化波导、阵列波导光栅、光学延迟线、相位调制器、波导耦合单光子探测器等单元器件，进一步通过光电子引线键合工艺实现泵浦激光和频分复用移频装置的单片混合集成，便可实现片上频分复用宣布式单光子源。

为验证铌酸锂基频分复用宣布式单光子源方案的可行性，该团队基于分立铌酸锂器件进行了原理性实验论证。同时，他们基于周期极化铌酸锂波导模块、线性单光子移频铌酸锂器件，在光纤通信波段实现了三个频域模式上宣布式单光子的产生和复用。实现的频分复用宣布式单光子源在同等光子产率下，达到了迄今最高的单光子纯度。

同时，该团队首次实验测试了频分复用宣布式单光子的不可区分性，通过测试宣布式单光子与衰减激光脉冲间的Hong-Ou-Mandel干涉，证实了频分复用宣布式单光子具有很好的不可区分性。上述研究工作将进一步为频分复用宣布式单光子源在光量子信息技术中的应用打下坚实基础。

该工作的两位共同第一作者，余豪和袁晨智认为，“提出并验证的铌酸锂基宣布式光子源芯片在复用光子源数量的扩展上具有优势，结合下一代拥有更低损耗、更大带宽、更低电压等优点的光电子学器件，可将数十纳米频谱范围内的宣布式单光子源进行复用输出，实现无限接近理想单光子源的宣布式单光子源。”

周强教授表示，“得益于集成光电子学在材料、工艺和器件方面的不断进步，光量子信息技术正迎来新的技术飞跃，将持续赋能量子科技的产业化发展。”

该团队提出并原理验证了在铌酸锂薄膜上实现频分复用宣布式单光子源芯片的方案，为发展光纤通信波段的实用化单光子源开辟出一条新的道路。论文工作得到国家重点研发计划青年科学家项目、四川省重点研发计划项目、国家自然基金委面上项目等支持。