Breaking dense integration limits: inverse-designed lithium niobate multimode photonic circuits
Rattachement africain : cn, au. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
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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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Breaking dense integration limits: inverse-designed lithium niobate multimode photonic circuits
- Date Crossref
- 21/12/2025
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Hefei University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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RMIT University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Shanghai Jiao Tong University State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Science and Technology of China Laboratory of Quantum Information pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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The University of Adelaide pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Lanzhou University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Lanzhou University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Engineering Integrated Photonics and Applications Centre (InPAC) pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Instrument Science and Opto-electronics Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Physical Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Electrical and Mechanical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Hefei University of Technology, RMIT University et State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks — Shanghai Jiao Tong University, avec 9 autres affiliations.
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