Spectral engineering of integrated photonic filters using mode splitting in silicon nanowire integrated standing-wave resonators
在耦合谐振腔中由相干光模干涉引起的模式分裂是光子谐振器中的关键现象,其可以导致强大且通用的滤波功能,与电磁诱导透明、Autler-Townes分裂、Fano共振和暗态非常相似。它不仅可以打破品质因数、自由光谱范围和物理腔长之间的依赖关系,而且可以导致群延迟响应和模式相互作用,这对于增强光-物质相互作用和非线性光学中的色散工程是有用的。在这项工作中,我们调查模式分裂的驻波(SW)谐振器实现的级联Sagnac环反射器(CSLRs),并证明其用于工程的光谱分布的集成光子滤波器。通过改变Sagnac环形反射器(SLR)的反射率和沿连接波导的相移,我们定制CSL谐振器中的模式分裂,以实现各种各样的滤波器形状,用于各种应用,包括增强光捕获,平顶滤波,Q因子增强和信号整形。我们提出的理论设计和比较的性能CSLR谐振器与三个,四个和八个SLR绝缘体上硅纳米线制造。我们实现了高性能和多功能的滤波器形状,通过不同的模式分裂,同意与理论。实验结果证实了我们的方法对实现灵活的频谱工程集成多功能SW滤波器的有效性。
2022-10-19 physics.optics
Wideband resonant polarizers made with ultra-sparse dielectric nanowire grids
偏振器在各种光子学应用中是必不可少的,包括显示[1],显微镜[2],偏振天体物理观测[3],激光加工[4]和量子信息处理[5]。基于天然晶体和多层薄膜的传统偏振器是常见的,而纳米结构偏振器提供紧凑的可集成性[6,7]、高功率系统中的热稳定性[4,8]和空间变化矢量光束产生[9,10]。在这里,我们介绍了一类新的反射器和偏振器与电介质纳米线网格,主要是空的空间。在这些极小系统中可以生成所提出的宽带谱表达式,这从根本上说是极其重要的。我们提供的计算结果预测高反射和随之而来的偏振消光在多个光谱区域。硅纳米线阵列的实验结果表明,200 nm宽的频带的全反射的一个偏振态和自由传输的正交状态。这些结果同意定量与理论预测。
2015-07-08 physics.optics
Vertical beaming of wavelength-scale photonic crystal resonators
我们报道了在光子晶体平板谐振器内产生的光子的$> 80%$可以在$\pm 30^\circ$的小发散角内漏斗化。通过调整谐振腔的几何形状和在谐振腔下方放置反射器来改变光子晶体平板谐振模的远场辐射特性。前一种方法直接对近场分布进行整形,从而获得方向性和线偏振的远场方向图。后一种修正利用了原始波和反射波之间的干涉效应,以增强能量方向性。我们发现,无论板的厚度,板和反射器之间的最佳距离接近等于一个波长的共振考虑。我们还讨论了一种有效的远场模拟算法的基础上的时域有限差分法和近远场变换。
2006-04-07 physics.optics
Doughnut shaped emission from vertical organic nanowire coupled to thin plasmonic film
垂直纳米线促进了一种创新机制,在正交方向上引导光场,并充当纳米级光源。亚波长,垂直取向的纳米线平台,无论是等离子体和半导体品种可以促进有趣的远场发射分布和潜在的携带轨道角动量状态。受这些前景的启发,在这封信中,我们展示了如何利用混合等离子体-有机平台来设计远场辐射。我们所采用的系统是由二氨基蒽醌在等离子体金膜上生长制成的有机纳米线。我们利用倏逝波激发和傅立叶平面显微镜,实验和数值研究了从一个单一的,垂直的有机纳米线的表面等离子体极化激元介导的发射的角分布。从单根纳米线的光致发光和弹性散射分别分析在平面动量态的耦合光子。我们发现,发射是甜甜圈形状的光致发光和弹性散射制度。我们预计,讨论的结果可以在设计有效的,极化激元介导的纳米光子源,可以携带轨道角动量状态相关。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Ultrafast and widely tuneable vertical-external-cavity surface-emitting laser, mode-locked by a graphene-integrated distributed Bragg reflector
我们报告了一种通用的和具有成本效益的方式来控制基于石墨烯的可饱和吸收体(GSA)的不饱和损耗、调制深度和饱和通量,通过改变SLG和高反射镜之间的间隔物的厚度。这允许我们调制的电场强度增强在GSA从0到400%,由于入射光和反射光在镜子的干涉。SLG反射镜组件的不饱和损耗可以减小到$\sim$ 0。我们用它来锁模从935到981 nm的VECSEL。这种方法可以应用于将SLG集成到各种光学元件中,例如输出耦合镜、色散镜、增益材料上的介质涂层。相反,它也可以用于增加各种基于石墨烯的光子学和光电子器件(如光电探测器)的吸收(高达10%)。
2013-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electro-optic modulator based on Vanadium dioxide epsilon-near-zero vertical nanowire triple-cavity in Silicon Waveguide
我们提出了一种电光调制器,利用一个阵列的二氧化钒纳米棒工作在近场制度作为有源开关材料集成在硅波导。该调制器利用二氧化钒的绝缘体到金属的转变,以实现19.7 dB/微米的稳健调制深度,具有宽工作波长。使用模拟,我们演示了如何有效的超材料的介电常数可以通过改变纳米棒的几何形状调整到一个接近零的值。本文还提出了一种新颖的六边形阵列设计,实现了低插入损耗,同时保持了较强的调制深度。研究结果为设计具有高工作频率和低插入损耗的超紧凑型调制器提供了参考。
2022-03-02 physics.app-ph physics.optics
Vertical-Cavity In-plane Heterostructures: Physics and Applications
我们表明,在垂直腔中实现的高对比度光栅(HCG)反射器的面内异质结构,使异质结构和光子阱的异国情调的配置。在形成光子阱的光子晶体异质结构中,限制模的特性由阱宽和势垒高度决定。我们发现,在垂直腔面内异质结构中,各向异性色散曲率起着关键作用,以及,导致奇异的效果,如光子阱与导带一样的井和价带一样的障碍。我们调查了三个例子来讨论这种异质结作为各种物理研究的平台的丰富潜力,并提出了一个系统的两个横向耦合腔,其中示出了作为一个例子的宇称时间对称性的破坏。
2015-08-05 physics.optics
Fluorophore signal detection and imaging enhancement in high refractive index nanowire biosensors
本文通过建模研究垂直 GaP 纳米线如何从激发、收集和量子产率三方面增强荧光信号,突破传统显微镜景深限制,实现超百倍信号增强与高分辨率成像。
2024-10-21 physics.optics
Design of broadband high-efficiency superconducting-nanowire single photon detectors
在本文中,几个设计,以最大限度地提高超导纳米线单光子探测器的吸收效率进行了研究。使用由金镜和SiO2层组成的简单光学腔,吸收效率可以提高到97%以上:这一结果通过实现在1.31微米处具有85%的整体系统检测效率的NbTiN基检测器而在实验上得到证实。计算结果表明,通过将纳米线夹在两个介质布拉格反射器之间,优化结构可以在峰值波长处达到单位吸收(> 99.9%)。为了实现宽带高效率,考虑了不同的方法:波导耦合检测器。在这项工作中进行的计算表明,通过正确地确定波导和纳米线的尺寸,可以设计在几百nm的波长范围内吸收超过95%的注入光子的偏振不敏感探测器。我们提出了一种探测器设计,利用GAN/AlN波导,因为这些材料允许晶格匹配的外延沉积的Nb(Ti)N薄膜,并在很宽的波长范围内是透明的。
2016-02-22 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
From vertical-cavities to hybrid metal/photonic-crystal nanocavities: Towards high-efficiency nanolasers
我们提供了一个数值研究表明,一个底部反射器是必不可少的实现单向发射的光子晶体(PhC)纳米激光器。首先,我们研究了一个悬浮在由电介质或金属衬底形成的平面镜上的PHC平板纳米腔。我们发现,激光器的垂直发射可以增强超过6倍的设备相比,在没有镜子。然后,我们研究的情况下,在一个平面的金属表面接触的PhC纳米腔。下面的金属衬底可以用作电流通路和散热器,这将有助于在室温下实现连续波激光操作。以1.3 μ m发射的激光器的设计表明,假设室温金作为衬底,可以实现超过1,000的相对高的腔Q。此外,可以实现辐射效率超过50%的线偏振单向垂直发射。最后,我们讨论了这种混合设计涉及到各种等离子体腔,并提出了一个有用的定量测量的程度的“等离子体”字符在一个一般的金属纳米腔。
2011-09-01 physics.optics
Enhancing the efficiency of quantum-dot-based single-photon source designs by suppressing background emission using concentric rings
Technical University of Denmark(丹麦技术大学);Univ. Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG, PHELIQS(格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国原子能委员会、格勒诺布尔理工学院、IRIG、PHELIQS)
本文通过理论证明,利用同心环构成的几周期圆形布拉格反射器可以提高辐射发射到基模HE₁₁的分数,从而提高单光子源的效率。
2026-05-19 physics.optics quant-ph
Vertical cavity surface emitting laser action of an all monolithic ZnO-based microcavity
报道了一种全单片ZnO基垂直腔面发射激光器(VCSEL)在光泵浦下的室温激光行为。VCSEL结构由8个ZnO/Zn(0.92)Mg(0.08)O量子阱嵌入外延生长的Zn(0.92)Mg(0.08)O/Zn(0.65)Mg(0.35)O分布布拉格反射器(DBR)中的2λ微腔组成。作为一个先决条件,设计和生长的高反射率的DBR基于ZnO和(Zn,Mg)O的光学器件工作在紫外和蓝绿色光谱范围进行了讨论。
2011-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Direct Generation of Radially Polarized Vector Vortex Beam with an Exciton-Polariton Laser
矢量涡旋光束是一类在空变偏振态下具有奇异性的光束。矢量涡旋光束激光器在成像和通信等领域有着广泛的应用,其中发射高斯光束的垂直腔激光器应用最为广泛。从垂直腔激光器产生矢量涡旋光束需要外部控制或调制。在这里,通过利用偏振选择亚波长光栅作为垂直半导体微腔中的反射器之一,我们设计的极化激元模式的自旋纹理和演示极化激元激射单模,径向偏振矢量涡旋光束。偏振和相位分布的发射的特征在于偏振分辨成像和干涉。这种矢量涡旋激光束产生方法允许低阈值功率、稳定的单模操作、可扩展性和片上集成,所有这些对于成像和通信中的应用都是重要的。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Far-field directionality control of coupled InP nanowire lasers
该研究通过精确调控位点选择性InP纳米线间的光学耦合,设计生长TE01模式的纳米线双体与三体,实现远场发射由甜甜圈状向双瓣状转变,并验证周期阵列定向激射超表面的可行性。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-performance, adiabatically nanotapered fibre-chip couplers in silicon at 2 microns wavelength
针对硅纳米线波导与光纤模式不匹配导致耦合效率低的问题,提出一种低损耗、宽带且平面的绝热纳米锥形光纤-芯片耦合方法,在2微米波长下实现高传输和宽带宽,并验证了优异的横向错位容忍度。
2022-09-19 physics.app-ph physics.optics
Surface-Normal Free-Space Beam Projection via Slow-Light Standing Wave Resonances in Extra-Large Near-Zero Index Grating Couplers
针对大面积自由空间光束投影需求,提出一种通过约束逆向设计发现的慢光驻波共振光栅耦合器,实现垂直发射,理论效率70%,实验验证780nm波长下90μm准直高斯光束。
2021-04-02 physics.optics
Electrically-pumped near-infrared VCSEL epitaxially-grown on Si
LAAS-CNRS, Université de Toulouse, CNRS, INSA(图卢兹大学 LAAS-CNRS);University Grenoble Alpes, CNRS, CEA/LETI-Minatec, Grenoble INP, LTM(格勒诺布尔阿尔卑斯大学)
研究在硅上集成近红外VCSEL的瓶颈问题,采用两步生长策略直接外延集成,有效抑制缺陷传播,实现高反射率DBR结构均匀性,展示了低阈值电流的VCSEL,为硅基光子系统集成提供概念验证和可行途径。
2026-07-22 physics.optics
Integrated ultra-high-performance graphene optical modulator
随着对大量数据处理、传输和存储的需求的增加,在当今的光电子器件中优化高速和能耗之间的权衡变得越来越困难。将异质材料集成到基于硅和氮化物的光子学中已经显示出高速的前景,尽管代价是毫米到厘米级的足迹。对结合高速、能效和紧凑性以支持高片上组件密度的电光调制器的追求仍在继续。本文使用集成在硅光子平台上的双层石墨烯光调制器,我们能够实现60 GHz的速度(3 dB滚降)、微米级的紧凑性和2.25 fJ/bit的效率。垂直分布布拉格反射器腔进一步提高了电光响应,这将驱动电压降低了约40倍,同时保持了足够的调制深度(5.2 dB/V)。小型、高效和快速的调制器允许高光子芯片密度和性能,这对于信号处理、传感器平台以及模拟和神经形态光子处理器至关重要。
2022-02-28 physics.app-ph physics.optics