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Integrating planar photonics for multi-beam generation and atomic clock packaging on chip

Light(Science & Applications) 2023年第4期12卷 691-701页

作者： Chad Ropp Wenqi Zhu Alexander Yulaev Daron Westly Gregory Simelgor Akash Rakholia William Lunden dan sheredy Martin MBoyd Scott Papp Amit Agrawal Vladimir Aksyuk Physical Measurement Laboratory National Institute of Standards and TechnologyGaithersburgMD 20899USA Department of Chemistry and Biochemistry University of MarylandCollege ParkMD 20742USA Vector Atomic Inc.PleasantonCA 94588USA Physical Measurement Laboratory National Institute of Standards and TechnologyBoulderCO 80305USA

The commercialization of atomic technologies requires replacing laboratory-scale laser setups with compact and manufacturable optical platforms.Complex arrangements of free-space beams can be generated on chip through a combination of integrated photonics and metasurface optics.In this work,we combine these two technologies using flip-chip bonding and demonstrate an integrated optical architecture for realizing a compact strontium atomic clock.Our planar design includes twelve beams in two co-aligned magneto-optical traps.These beams are directed above the chip to intersect at a central location with diameters as large as 1 cm.Our design also includes two co-propagating beams at lattice and clock wavelengths.These beams emit collinearly and vertically to probe the center of the magneto-optical trap,where they will have diameters of≈100μm.With these devices we demonstrate that our integrated photonic platform is scalable to an arbitrary number of beams,each with different wavelengths,geometries,and polarizations.

关键词： planar diameters atomic

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