add SiC/Silicon Carbide Photonics Bridging Quantum Technology

SiC/Silicon Carbide Photonics Bridging Quantum Technology.md

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+# ABSTRACT
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+SiC 在传统光学中已经有很多应用。
+最近的研究表明，它也可以用于许多新奇的光学设备。
+一方面，SiC 从紫外到红外都是透明的，并且一些非线性光学特性；
+  同时，其中的点缺陷可以作为单光子源，可以在量子计算和通信中作为一个自旋比特。
+这些特性结合起来，使得 SiC 成为一个很有前景的材料。
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+本文的最后会展望一下，当光子、电子和自旋电子联合在一起时，会有怎样的应用。
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+二阶非线性导致的效应包括（都需要要求材料本身没有反演对称性）：
+* 线性电光效应：当一个频率较低（相对于光频）的电场施加在介质上时，会导致介质某些方向的折射率发生变化。
+  例如原本折射率各向同性的介质变成各向异性的介质。
+  需要晶体与本身没有反演对称性。
+* 光整流效应（逆电光效应）：高强度激光会导致较低频率的电场。可以用于探测激光脉冲。
+* 三波混频：三个不同频率的光子之间会产生耦合，输入其中两个频率的光子，会导致第三个频率的光子出现。
+  第三个频率可能是前两个频率的和或者差。
+* 二次谐波产生：产生两倍频率的光子。原理好像与三波混频不同。
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+三阶非线性导致的效应包括（对材料的对称性没有要求）：
+* 克尔效应与光克尔效应：对材料施加电场或激光，会导致某些方向上的折射率发生变化。
+  强激光本身就会导致光克尔效应影响到自己传播，导致自聚焦效应或光模糊效应。
+  脉冲激光自聚焦的同时会导致谱线（频率空间）变宽甚至得到白光连续谱，称为自相位调制。
+  TODO：为什么叫自相位调制？
+* 三次谐波产生：产生三倍频率的光子。
+* 四波混频：四个不同频率的光子之间会产生耦合。有不同的作用模式：
+  * 输入三个频率的光子，产生第四个频率的光子。
+  * 输入三个频率的光子，使其中一个频率的光被增强。
+  * 输入两个频率的光子，产生另外两个频率的光子。
+* 双光子吸收：同时吸收两个光子，两个光子的能量都小于禁带；放出一个光子，能量等于两者之和。
+  一个特殊的情况是，吸收的两个光子频率相同。
+* 受激拉曼散射：与通常的拉曼散射不同，受激拉曼散射的强度非常高（与入射光同一个量级），有很好的方向性、单色性等。
+* 受激布里渊散射。
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+# INTRODUCTION
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+SiC 应用在光学中的优势：
+* 对红外到紫外都透明。
+* 有二阶和三阶非线性。
+* 存在各种点缺陷，这些点缺陷具有较好的量子性质。
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+SiC 的好处在于，它可以在一个材料中同时具有这些特性，有望使用一种材料来实现多种功能。
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+# MATERIAL OPTICAL PROPERTIES
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+SHG：second harmonic generation，吸收两个同频率的光子，产生一个频率是原来两倍的光子。
+THG：third harmonic generation，吸收三个同频率的光子，产生一个频率是原来三倍的光子。
+HHG：high harmonic generation，产生比原来频率高得多（成百上千倍）的光子。
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+目前最广泛使用的还是 Si，因为工艺成熟（有 SOI，silicon on insulator），并且有较高的三阶非线性。
+但它没有二阶非线性，并且带隙较小（在 1550 nm 附近会产生双光子吸收）。
+泥酸锂也有商业可用的晶片，且有二阶非线性，但是三阶非线性太小。
+SiC 的二阶和三阶非线性都比较大，并且带宽也足够大，在带隙中可以利用杂质能级作为色心。
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+## Nonlinear Optical Properties
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+These properties are relevant for PICs
+  in order to achieve light confinement and propagation or storage, optical modulators,
+  and emission frequency conversion.
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+## Donor−Acceptor Pairs
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+By combining nanostructuring101 with various donor-acceptor emission (such as nitrogen−boron and nitrogen−aluminum),
+  white light-emitting diodes (LED) have been produced.
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+## Color Centers
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+### Silicon Vacancy
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+### Divacancy
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+### Carbon Antisite Vacancy Pair
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+### Other Centers
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+# PHOTONIC TECHNOLOGIES
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+## Background of Fabrication Approaches
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+## Waveguides
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+## 1D-2D Photonic Crystal Cavities
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+## Microring Resonators
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+## Microdisk Resonators
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+## Silicon Carbide on Insulator (SiCOI): Toward Integrated Chips
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+# QUANTUM PHOTONIC TECHNOLOGIES
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+## Single Photon Emitters
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+## Collection Enhancement and Control
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+### Solid Immersion Lenses and Nanopillars
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+### Integration in Electronic Devices: Charge-State Control and Spectral Stability
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+## Spin-Photon Interface
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+## Quantum Sensing
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+### Sensing Magnetic Fields
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+### Sensing Temperature, Strain, and Electric Fields
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+# CONCLUSIONS AND OUTLOOK
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+## Photonic Technologies
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+## Quantum Photonic Technologies
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+### Single Photon Sources
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+### Spin-Photon Interface
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+### Quantum Sensing
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+### Other Quantum Photonic Technologies
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