Breaking dense integration limits: inverse-designed lithium niobate multimode photonic circuits
Pourquoi ce travail est dans la base
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Notice bibliographique
Résumé
Despite the growing interest in thin film lithium niobate (TFLN) as a material platform for photonic integrated circuits (PIC), its moderate refractive index, CMOS-incompatible fabrication processes and inherent material anisotropy still raise questions about achieving dense integration comparable to mature platforms like silicon photonics while preserving the superior properties of lithium niobate. Here we show a photonic inverse design method to enable miniaturization and dense integration of lithium niobate PIC components. As proofs-of-concept, we experimentally demonstrate ultra-compact mode-division (de)multiplexer (19 × 25 μm²), multimode waveguide crossing (15 × 15 μm2), and waveguide bends (30 μm bending radius). The fabricated components are used to construct multimode photonic circuits for large-capacity data communications, demonstrating dense integration of over 10 waveguide elements within a 0.06 mm² chip area. By integrating electro-optic modulators on the same chip, high-speed data modulation is demonstrated with 120 Gbps data rate per channel alongside multimode signal transmission. This work is expected to advance 10-fold higher area density of passive components and optical path design in TFLN. The authors demonstrate inverse-designed, ultra-compact multimode photonic components on thin-film lithium niobate. These elements enable densely integrated circuits within a 0.06 mm2 chip area and support high-speed data modulation up to 120 Gbps per channel alongside multimode signal transmission.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle