Photon-level tuning of photonic nanocavities
光子器件性能的节能光学控制对于各种光子信号处理至关重要。在这里,我们展示了非常有效的光学调谐的光子纳米腔,只有光子级的光能。利用光学Q值高达141万、有效模体积降至0.78 $(λ/n)^3$的锂酸盐光子晶体纳米腔,我们能够实现约88.4 MHz/光子(0.67 GHz/aJ)的谐振调谐速率,这使得我们能够在整个腔谐振中进行调谐,而腔内平均只有约2.4个光子。这样的光子级谐振调谐是巨大的潜力,能源效率的光交换,波长路由,和光子器件/电路的重新配置,是未来的光子互连不可或缺的。
2019-04-23 physics.optics
Photonic Nanojets in Optical Tweezers
光子纳米喷射由于其亚波长的分辨率可以增强探测和与物质的相互作用,在超显微镜领域有着潜在的应用前景,十年前就引起了人们的关注。对于这些正在开发中的新应用,球体的光学捕获充当采用光子纳米喷射的理想框架。在本研究中,我们产生的纳米射流,通过使用高度聚焦的入射光束,在传统的平面波。该方法继承了光学捕获的优点,特别是对于细胞内应用,微球在光束传播轴上处于平衡状态,并在空间中任意定位。此外,由于光学散射力,当球体处于平衡时,其中心相对于入射光束的焦点移动。然而,当系统与涉及光镊的配置处于稳定平衡时,不能形成光子纳米喷射。为了克服这个问题,我们采用了双光镊的非正统配置,涉及两个共线和共同传播的光束,其精确定位将打开/关闭的光子nanojets,从而提高光子nanojets的适用性。
2015-03-17 physics.optics
Optomechanical coupling in photonic crystal supported nanomechanical waveguides
我们报告增强光机械耦合嵌入纳米机械梁谐振器内的光学跑道谐振器。机械谐振器的精确控制是通过将光束夹在两个低损耗的光子晶体波导耦合器之间来实现的。耦合器提供的低插入损耗和刚性机械支撑产生高机械和光学Q因子,以改善信号质量。
2009-06-02 physics.optics
Low mode volume slotted photonic crystal single nanobeam cavity
我们提出并实验证明了一个开槽的光子晶体单纳米梁腔在硅。槽的几何形状被用来实现超小的有效模体积,~0.025(λ/n)^3,比传统的纳米梁腔小一个数量级以上。一个连续的槽和锥形光子晶体的设计实现了实验品质因数接近10^4。这种器件结构为实现增强的光-物质相互作用提供了一个独特的平台,并可用于各种应用,包括非线性光学,腔量子电动力学,传感,光学调制和纳米光学机械。
2012-06-29 physics.optics
High-Q nanocavities in semiconductor-based three-dimensional photonic crystals
实验证明了通过增加三维光子晶体的面内面积,可以获得高品质因数的纳米腔。整个结构由砷化镓制成的微操纵技术,和纳米腔包含InAs自组装量子点,发射近红外线。得到的Q因子提高到93,000,这是2.4倍,大于在以前的报告中的三维光子晶体纳米腔。由于这个大的Q-因子,我们成功地观察到从这个腔模式的激光振荡。
2018-09-18 physics.optics
Demonstration of high-Q TE-TM photonic crystal nanobeam cavities
我们实验证明了高品质因数的双偏振TE-TM光子晶体纳米梁腔。在500 nm厚的硅层中制造独立的纳米梁,并使用锥形光纤和自由空间共振散射装置进行探测。我们测量了TM和TE模式的Q因子大于10^4,并在TM模式谐振处观察到大的光纤传输压降(0.3 - 0.4)。
2010-11-11 physics.optics
Large-angle twisted photonic crystal semiconductor nanolasers with ultra-low thresholds operating in the C-band
本文提出大角度扭转光子晶体纳米激光器,通过任意选择扭转角度实现C波段单模激射,具有约25 μm²超紧凑占位面积、0.47 (λ/n)³超小模式体积和约1.25 kW/cm²超低阈值,为高密度集成光子芯片提供高性能纳米相干光源新途径。
2024-11-22 physics.optics
Add-drop filter based on dual photonic crystal nanobeam cavities in push-pull mode
我们展示了一个分插滤波器的基础上的双光子晶体纳米梁腔系统,模拟行波谐振器的操作和下降的光谐振到一个单一的输出端口。该器件采用先进的SOI CMOS(IBM 45nm SOI)芯片实现,无需任何工艺修改,在3dB带宽为64GHz的情况下,通口消光系数为16dB,分出口损耗为1dB。据我们所知,这是第一个基于光子晶体纳米梁腔的四端口分插滤波器的实现。
2015-04-29 physics.optics
Surface nanoscale axial photonics: Robust fabrication of high quality factor microresonators
最近引入的表面纳米尺度轴向光子学(SNAP)使得通过光纤表面的微小变形来制造高Q因子微谐振器和其他光子微器件成为可能。为了成为一种实用和强大的技术,SNAP平台需要能够在纳米级上对光纤半径进行可重复修改的方法。在这封信中,我们展示了超精确的制造高Q因子微谐振器的光纤半径和折射率的纳米级修改使用的CO2激光器和紫外准分子激光束曝光。在有效光纤半径的变化范围内,所实现的制造精度优于2埃。
2012-01-29 physics.optics
Nanobeam Photonic Crystal Cavity Light-Emitting Diodes
我们目前的结果电驱动纳米束光子晶体腔形成的横向p-i-n结在砷化镓。尽管纳米梁的导电尺寸很小,但它具有强大的电气特性,在低驱动功率下可以实现高电流密度。就像它们的二维对应物一样,纳米梁腔在室温下从嵌入的1,250 nm InAs量子点中表现出明亮的电致发光。小的室温微分增益观察到在腔与小光束自加热表明激光是可能的。这些结果打开了大门,有效的电子控制有源纳米束腔的各种纳米光子应用。
2011-06-28 physics.optics
A photonic crystal nanocavity laser in an optically very thick slab
在光学上非常厚的平板中形成的光子晶体(PhC)纳米腔可以支持用于激射的合理的高Q模式。在实验上,我们展示了室温脉冲激光操作从PhC偶极子模式发射在1324 nm,这是在InGaAsP板的厚度(T)为606 nm。数值模拟结果表明,当T > 800 nm时,90%以上的激光输出功率耦合到PhC板条模,为光子集成电路的面内高效激光器提供了一条新的途径。
2011-11-18 physics.optics
Photoluminescence from silicon dioxide photonic crystal cavities with embedded silicon nanocrystals
利用硅纳米晶体在二氧化硅中制备了一维纳米梁光子晶体腔。实验中发现品质因数超过9 × 10 ^3,与理论预测相符,模体积为1.5(λ/n)^3。在600-820 nm的可见光波长范围内观察到来自腔模的光致发光。在不同的温度和泵浦功率下,对腔的损耗特性进行了研究。自由载流子吸收效应被发现是显着的泵功率低至几百千瓦。
2010-03-04 physics.optics
Ultra-high-Q TE/TM dual-polarized photonic crystal nanocavities
我们展示了光子晶体纳米梁腔,支持TE和TM偏振模式,每个具有大于一百万的品质因数和立方波长的顺序上的模式体积。我们发现,这些正交偏振模式有一个可调的频率分离和高度的非线性空间重叠。我们期望这些腔在共振增强非线性光学中有各种各样的应用。
2009-05-23 physics.optics
Coupled photonic crystal nanobeam cavities
我们描述了耦合的高品质(Q)因子硅纳米梁光子晶体腔的设计、制造和光谱学。我们表明,单纳米束腔模式耦合成偶数和奇数叠加模式,我们模拟了频率和Q因子作为纳米束间距的函数,表明两种模式之间的差分波长偏移70 nm是可能的,同时保持Q因子大于10^6。对于衬底上和独立的纳米梁,我们实验监测的响应,甚至模式的间隙是变化的,并测量Q因子高达200,000。
2009-05-01 physics.optics
Optimized design of a Silica encapsulated photonic crystal nanobeam cavity for integrated Silicon-based nonlinear and quantum photonics
光子谐振器允许将电磁场限制在超小体积中并且具有长的衰减时间,对于许多需要增强非线性效应的应用是至关重要的。对于片上集成光子器件的应用,紧凑性和优化的面内传输也成为相关的品质因数。在这里,我们优化封装的Si/SiO $_2$光子晶体纳米梁腔在电信波长的全局优化程序,其中只有前几个孔周围的腔是不同的,以减少其辐射损耗。该策略允许在具有约$8~μ$ m $^2$的创纪录小覆盖区的结构中实现接近1000万的固有品质因数、子衍射极限模式体积和高于65\%的面内透射。我们的地址和定量评估的主要数字的品质对纳米梁长度和制造混乱的依赖。最后,我们从理论上给出了这种器件的单光子非线性的实际估计,这为低功耗非线性和量子光子学的前瞻性实验提供了希望。
2019-10-23 physics.optics
Slow-light enhanced optical forces between longitudinally shifted photonic-crystal nanowire waveguides
我们发现,侧耦合光子晶体纳米线波导之间的慢光增强的光学力可以灵活地控制通过引入一个相对的纵向位移。我们预测,接近光子带边,在那里的群速度降低,横向力可以从排斥调谐到吸引力,和力被抑制为一个特定的移位值。此外,与其中这种力消失的未移位结构相比,移位导致对称性破坏,这可以促进作用在波导上的纵向力。
2011-11-02 physics.optics
Overcoming optical contrast limit of mesoscale light focusing by means of retrograde-reflection photonic nanojet
从理论上分析了逆反射模式下亚波长光子纳米射流的物理起源。这种特定类型的光子纳米喷射出现在平面光波的连续双聚焦时,由位于平面反射镜附近的透明电介质微粒引起。据我们所知,我们第一次报道了逆PNJ的独特性质,其用于使用光学对比度超过极限值(n > 2)的微粒来增加其焦距和强度,这从根本上将逆PNJ与常规PNJ行为区分开。这可能会大大增加基于PNJ的光镊的捕获潜力。
2020-04-29 physics.optics
Efficient side-coupling to photonic crystal nanobeam cavities via state-space overlap
我们提出了通过调整物理空间和k空间中的PCN腔模和馈电总线波导的重叠来实现与低阶谐振有效耦合的侧耦合光子晶体纳米束(PCN)腔的设计指南。我们表明,最佳的侧耦合配置功能在非零的k矢量偏移之间的总线波导和PCN腔模式。具有高对比度共振的侧耦合PCN的简单设计为其在复用的片上光子器件中的实际实现打开了大门。
2018-12-20 physics.optics
Emergence of geometrical optical nonlinearities in photonic crystal fiber nanowires
我们证明了解析和数值分析,一个亚波长的芯电介质光子纳米线嵌入在一个适当设计的光子晶体光纤包层显示出一种以前未知的非线性(其大小是强烈依赖于波导参数)的证据,它作用于孤子,以大大减少其拉曼自频移。利用矩量法从间接脉冲负啁啾和展宽的角度解释了这一现象。我们的结论得到了详细的数值模拟的支持。
2010-02-21 physics.optics
Design of an ultrahigh Quality factor silicon nitride photonic crystal nanocavity for coupling to diamond nanocrystals
在折射率为2.0的氮化硅(SiN_x)脊形波导中设计了一个质量因子(Q)为2.3 × 10^5、模体积为0.55($λ/n$)^3、工作波长为637 nm的光子晶体纳米腔。模拟了嵌入纳米腔中心和顶部的各种尺寸和位置的单个金刚石纳米晶体对腔Q因子和模体积的影响,表明对于现实参数,Q > 2 x 10^5是可以实现的。腔量子电动力学的品质因数的分析表明,嵌入式金刚石氮空位中心和腔模式之间的强耦合是可以实现的腔尺寸的范围。
2008-09-29 physics.optics
Topological photonic crystal nanocavity laser
拓扑边缘态存在于两种拓扑不同的材料之间的界面处。这种模式的存在和数量是确定性地预测从批量带拓扑结构,称为批量边缘对应。这一原理对于可预测地控制由光子晶体(PhCs)制成的谐振器中的光学模式非常有用,导致了最近的微尺度拓扑激光器的演示。与此同时,纳米尺度的零维拓扑陷阱态仍然没有被探索,尽管它对于增强光-物质相互作用和包括单模纳米激光器在内的广泛应用非常重要。在这里,我们报告了一个拓扑的PhC纳米腔与近衍射极限的模式体积和它的应用单模激光。在两个拓扑不同的光子晶体之间的界面处形成的纳米腔的拓扑起源保证了其光子带隙内仅存在一种模式。所观察到的激光伴随着高的自发发射耦合因子来自纳米级的限制。这些结果包含了一种大大缩小拓扑光子学的方法。
2018-06-26 physics.optics
Structured light engineering using a photonic nanojet
在这封信中,我们提出的光子纳米喷射作为一种现象,在结构光发生器系统,实现修改源焦点的大小和发射角。该光学系统包括微透镜阵列,该微透镜阵列由聚焦的高斯光束照射以在远场中产生结构化图案。通过在高斯光束的焦点中引入具有不同纵横比的球体,源光学特性改变并且产生光子纳米射流,其将工程远场分布。为了探测光场,我们实现了一个高分辨率的干涉测量设置,以提取不同平面的相位和强度。我们的数值和实验表明,在远场的图案分布可以工程的光子纳米喷射。作为一个例子,我们研究长,球,消融几何形状。一个有趣的发现是,取决于球体几何形状,具有较高发散角的光子纳米喷射的较小横向FWHM在光学系统的相同物理尺寸下产生增加的图案视场。
2021-03-31 physics.optics
Optical properties of carbon nanofiber photonic crystals
碳纳米纤维(CNF)被用作平面光子晶体的组成部分。制作了正方形和矩形晶格以及垂直排列的CNF的随机图案,并使用椭圆偏振法研究了它们的性质。我们表明,详细的信息,如对称方向和这些新材料的能带结构,可以提取从考虑在镜面光束的偏振态。发现各个纳米纤维的折射率为n_CNF = 4.1。
2010-11-17 physics.optics
Coupled high Q-factor Surface Nanoscale Axial Photonics (SNAP) microresonators
我们实验证明了一系列相同的两个,三个和五个耦合高Q因子表面纳米轴向光子(SNAP)微谐振器形成的光纤半径的周期性纳米级变化。这些微谐振器沿着18 \mum半径的光纤以100 \mum周期制造。这些微谐振器的轴向FWHM为80 \mum,并且它们的Q因子超过107。此外,我们展示了一个SNAP微谐振器的轴向半高宽小至30 \mum和小至10 \mum的基模的轴向半高宽。这些结果可能使记录低损耗耦合光子微器件在光纤平台上的密集集成成为可能。
2011-12-21 physics.optics
A photonic crystal cavity-optical fiber tip nanoparticle sensor for biomedical applications
我们提出了一种传感器,能够检测基于溶液的纳米粒子使用光纤尖端功能化的光子晶体腔。当被淹没后,从纳米粒子溶液中撤回传感器的提示,我们发现,对流流体力和光诱导捕获的组合导致纳米粒子的聚集直接形成在腔体表面上。耦合到光纤的量子点光致发光的简单读出表明,纳米颗粒的存在和浓度可以通过修改的腔特性来检测。我们的传感器可以检测金和氧化铁纳米颗粒,并可用于生物医学中的分子传感应用。
2012-04-03 physics.optics
Demonstration of coherent emission from high-$β$ photonic crystal nanolasers at room temperature
报道了基于InAsP/InP量子点的光子晶体纳米腔在室温和通信波长下的激光发射。这种具有小模态体积和高品质因数的激光腔显示出高的自发发射耦合因数β。通过测量二阶自相关函数证实了激光发射。观察到从混沌到相干辐射的平滑过渡,并且在8倍阈值功率下获得相干辐射。
2010-03-25 physics.optics
High Quality factor photonic crystal nanobeam cavities
我们研究了硅基高品质因数光子晶体纳米梁腔的设计、制备和实验特性。采用五孔锥形一维光子晶体反射镜,通过精确控制腔长,设计出了理论品质因数高达1400万的腔。通过检测垂直入射激光束的交叉偏振共振散射光,我们测量了近750,000的品质因数。模拟了腔体尺寸对模式频率和品质因数的影响,并进行了实验验证。
2009-02-05 physics.optics
Nanophotonic hybridization of narrow atomic cesium resonances and photonic stop gaps of opaline nanostructures
我们研究了一个由窄带原子光学共振和长周期有序的蛋白石光子纳米结构组成的混合系统。为此,我们已经渗透原子铯蒸气在薄二氧化硅蛋白石光子晶体。随着温度的升高,由于二氧化硅的化学还原,蛋白石的反射率峰的频率下移>20%。同时,相对于固定的近红外铯D1跃迁,光子带隙发生了位移。结果,具有高精细度(f/df= 8 E5)的窄原子共振显著地改变形状,从通常的色散形状在停止间隙的蓝色边缘,到反转的色散线形在停止间隙的红色边缘。的线型,振幅,和非共振反射率是很好地模拟与传输矩阵模型,其中包括Cs超精细跃迁和化学还原蛋白石的色散和吸收。光子晶体中的原子系综是一种有趣的混合系统,具有窄的缺陷状共振和强色散,在慢光、传感和光存储方面具有潜在的应用。
2014-09-11 physics.optics
Effective Dielectric Constants of Photonic Crystal of Aligned Anisotropic Cylinders: Application to the Optical Response of Periodic Array of Carbon Nanotubes
本文计算了各向异性介质柱周期系统的静态介电张量。对于任意二维布拉菲晶格和任意截面的各向异性圆柱体,得到了E-和H-本征模的有效介电常数的精确解析公式。结果表明,各向异性柱体光子晶体的低频特性与单轴或双轴自然晶体相似,取决于其晶胞的对称性。发展的均匀化理论的各向异性圆柱体的碳纳米管的光子晶体的介电性能的计算。
2005-05-15 physics.optics
Mie scattering of Laguerre-Gaussian beams: photonic nanojets and near-field optical vortices
研究了用远场匹配方法重构的拉盖尔-高斯(LG)光束的米氏散射。理论结果被用来分析纯方位角LG光束的近场区域的光场,其特征在于一个非零的方位角模式数$m_{LG}$。发现模式数$m_{LG}$对光子纳米射流的形态和与电场分量相关的光学涡旋的近场结构具有深远的影响。
2014-01-29 physics.optics
Birefringence and dispersion of cylindrically polarized modes in nanobore photonic crystal fiber
我们从实验和理论上证明了一个纳米级的中空通道放置在一个光子晶体光纤的固体玻璃芯中心强烈增强圆柱形双折射(径向和方位角偏振模式之间的模式指数差)。此外,它导致群速度和群速度色散的大分裂。我们分析表明,所有三个参数可以在很宽的范围内通过调整纳米孔和核心的直径而变化。
2010-09-23 physics.optics
Photonic band-structure and optical S-matrix analyses of the proposed superconducting nanostructures
提出了基于元素II型和层状高温超导体的超导纳米结构组成的特殊光学结构。计算了不同几何尺寸下的光子能带结构和光学S矩阵。这种结构产生太赫兹(THz)光子带隙,这是由温度和几何参数控制。此外,所提出的结构在所考虑的太赫兹范围内显示可控的光学反射率和透射率。根据前面的分析,计算是在层状超导体折射率为负值的特定频率范围内进行的。
2011-05-03 physics.optics
Plasmonic Nano-Gap Tilings: Light-Concentrating Surfaces for Low-Loss Photonic Integration
由于其在纳米尺度上聚集光的能力,等离子体表面结构非常适合于具有非线性或增益材料的芯片上功能化。然而,在整个表面上实现高效量子产率不仅需要强的光定位,而且还需要控制损耗。在这里,我们报告了一类特殊的可调谐低损耗超颖表面,其特征是在具有底层波导通道的光子芯片上密集排列纳米尺寸的焦点。在平面内引导,光子波渐逝地耦合到纳米间隙,将光集中在热点晶格中。在研究单个三聚体分子的光子和等离子体激元通道与三角形纳米间隙镶嵌之间的能量转移时,我们确定了不同的操作制度。我们表明,场增强,传播长度和元件尺寸的产品是接近恒定的辐射和亚波长制度,开放的路径相结合的高场增强与大的传播长度的设备设计。
2013-07-04 physics.optics
Electric field induced structural colour tuning of a Silver/Titanium dioxide nanoparticle one-dimensional photonic crystals
电场对光子晶体结构色的主动调谐是一种有效的外部刺激,对光传输操纵有影响。在这项工作中,我们提出了这种效果的光子晶体设备与银和二氧化钛纳米粒子的交替层显示出约10 nm的位移为10 V的施加电压。施加电场的金属/电介质界面处电荷的积累导致银中有助于等离子体频率的电荷的有效增加。这引发银等离子体激元带的蓝移,同时光子带隙的蓝移是由于银介电函数的变化,即有效折射率的降低。这些结果是银/TiO 2纳米颗粒为基础的光子晶体中的主动颜色调谐的第一个演示,并打开了基于金属/电介质的光子晶体作为电光开关的路线。
2015-10-07 physics.optics
Selective and optimal illumination of nano-photonic structures using optical eigenmodes
使用由电磁场和光子结构之间的相互作用定义的光学本征模,可以确定这些结构相对于特定可测量量的最佳照明。这里考虑的一个这样的量是纳米天线阵列的热点区域中的电场强度。本文提出了两种可能的方法,都基于光学本征模,以确定耦合到从纳米天线阵列中取出的单个纳米天线顶部的单个热点的最佳和最有效的照明。这两种方法进行了比较的串扰和整体耦合效率。
2011-11-30 physics.optics
Multiplexed long-range electrohydrodynamic transport and nano-optical trapping with cascaded bowtie photonic crystal nanobeams
从理论上研究了具有蝴蝶结缺陷的光子晶体腔,该腔具有超高Q值和超低模体积,可用于低功率纳米级光捕获。通过利用蝴蝶结区域附近的水层的局部加热,结合施加的交流电场,该系统通过切换输入波长按需提供具有30 $\mathrm{μm/s}$的平均速度的颗粒向蝴蝶结区域的长距离电流体动力学运输。一旦传输到给定的蝴蝶结区域,光学梯度和吸引性负热泳力的协同相互作用使用mW输入功率将10 nm量子点稳定地捕获在深度为10 $k_\mathrm{B}T$的势阱中。
2022-04-13 physics.optics
Demonstration of an air-slot mode-gap confined photonic crystal slab nanocavity with ultrasmall mode volumes
通过在光子晶体平板中的宽度调制线缺陷处设计空气缝,实验得到了品质因数为15,000、模体积为0.02立方波长的空气缝模式带隙光子晶体腔。高Q值空气缝腔模的产生是由于负色散的光子晶体波导模的模隙效应。具有超小模体积的高Q腔在腔量子电动力学、非线性光学和光学传感等应用中具有重要意义。
2009-10-21 physics.optics
Nonlinear switching dynamics in a photonic-crystal nanocavity
我们测量了InP光子晶体纳米腔在不同脉冲能量和波长下相对于腔共振的非线性开关动力学,观察到开关对比度的饱和和开关窗口的展宽。通过与非线性耦合模理论的比较,分析了这种效应,并解释了腔共振的大动态变化。这些结果对于光信号处理中的应用是重要的,并且提供了对控制折射率和吸收的动态的非线性光学过程的深入了解。
2014-05-09 physics.optics
Energy-efficient tunable silicon photonic micro-resonator with graphene transparent nano-heaters
热调谐硅微腔是低成本大规模光子集成电路(PIC)中的通用且有益的元件。传统的用于硅微腔热调谐的金属加热器通常需要较厚的SiO2上包层,这会带来响应速度慢、加热效率低、可达到的温度低以及制造工艺复杂等缺点。在本文中,我们提出并实验证明热调谐硅微盘谐振器通过引入石墨烯透明纳米加热器,直接接触硅芯没有任何隔离层。这使得石墨烯透明纳米加热器可能在加热效率、时间响应和可实现的温度方面具有优异的性能。同时,石墨烯的单原子厚度和良好的柔性使得石墨烯纳米加热器可以方便地应用于超小型光子集成器件中。实验和模拟都表明,本发明的石墨烯透明纳米加热器有希望用于热调谐纳米光子集成器件,例如光学调制、光学滤波/切换等。
2015-06-22 physics.optics
A picogram and nanometer scale photonic crystal opto-mechanical cavity
我们描述的设计,制造和测量的腔光机械系统组成的两个纳米梁的氮化硅在彼此的近场,形成一个所谓的“拉链”腔。将光子晶体图案化应用于纳米梁,以将光学能和机械能局部化到相同的1/2微米尺度体积。结构的微克级质量,以及强大的每光子光学梯度力,导致巨大的光学弹簧效应。此外,一种新的阻尼制度的探索,其中小的热容量的拉链腔的结果在蓝失谐光机械阻尼。
2008-12-16 physics.optics
Weak coupling interactions of colloidal lead sulphide nanocrystals with silicon photonic crystal nanocavities near 1.55 microns at room temperature
我们观察到了硫化铅纳米晶体与二维硅纳米腔局域缺陷模的弱耦合。腔谐振的特点与合奏纳米晶体验证与冷腔测量使用集成波导。观察到腔场模式的偏振依赖性。在耦合实验中测得的线宽加宽相比,冷腔表征,部分原因是大均匀的纳米晶体的线宽。计算出的单个激子的Purcell因子为75,显示出在单光子系统中应用的前景。这些新型光源在室温下工作波长接近1.55微米,可以与当前的光纤通信网络集成。
2006-12-04 physics.optics
Waveguiding and Plasmon Resonances in Two-Dimensional Photonic Lattices of Gold and Silver Nanowires
我们报道了高光学质量的平行金和银纳米线的三角形晶格的制造,直径低至500 nm,长径比高达100,000。纳米线由二氧化硅玻璃基质支撑并围绕中心固体玻璃芯设置,即,丢失的纳米线这些厘米长的结构使得在纳米线阵列中捕获光并表征在特定光学频率下形成的等离子体共振成为可能。这种纳米线阵列具有许多潜在的应用,例如,to imaging成像on the sub-子wavelength波长scale规模.
2007-11-28 physics.optics
Movable high Q nanoresonators realized by semiconductor nanowires on a Si photonic crystal platform
亚波长半导体纳米线由于其独特的光学性质和在光子器件中的应用潜力,近年来引起了人们的广泛关注。然而,实现严格的光限制或与光子电路的有效耦合并不简单,仍然是一个挑战。在这里,我们表明,一个高Q纳米腔可以通过放置在Si光子晶体的沟槽波导中的直径为100 nm以下的单个III/V半导体纳米线,通过纳米探针操作。我们观察到非常快的自发发射(91 ps)的纳米线加速的强烈的Purcell增强纳米腔,这证明了非常强的光约束可以实现。此外,该系统使我们能够沿着波导将纳米腔移动到任何地方。这种配置在集成光子学中提供了显著程度的灵活性,并且允许在Si光子电路中添加和置换III/V纳米腔器件的各种功能。
2014-03-17 physics.optics quant-ph
Optimal photonic crystal cavities for coupling nanoemitters to photonic integrated circuits
用成熟的半导体技术制造的光子集成电路对于实现可扩展的量子技术具有很大的希望。量子发射器和纳米光子器件之间的有效接口是在硅芯片上实现这种实现的关键构件。这些接口可以实现为具有高品质因数和波长尺度模体积的纳米束光学腔,从而提供纳米级量子发射器和纳米光子电路之间的增强的耦合。实现这样的谐振结构对于可见光波长范围是特别具有挑战性的,其中许多当前考虑的量子发射器工作,并且如果期望与现代半导体纳米制造工艺兼容。在这里,我们表明,光子晶体纳米梁腔的可见光谱可以设计和制造直接在衬底上具有高的品质因数和小的模式体积。我们比较基于确定性和模式匹配方法的设计,并发现后者有利于基板上实现。我们的研究结果铺平了道路,将量子发射器与纳米光子电路应用于量子技术。
2019-09-05 physics.optics quant-ph
Photonic crystal nanofiber using an external grating
我们将光学晶体与奈米光栅以可逆方式结合,以实现一光子晶体光栅元件。使用时域有限差分法,我们设计的系统最小的光损耗,同时定制的谐振波长和带宽的设备。实验上,我们证明了组合系统显示出很强的光子阻带与数值预测。所得到的器件可以用于实现在近表面附近的强光-物质耦合。
2013-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Physics of quantum light emitters in disordered photonic nanostructures
纳米光子学的重点是光的控制和与物质的相互作用,通过复杂的纳米结构的帮助。通常,光子纳米结构是针对特定应用仔细设计的,并且任何缺陷都可能降低其性能,即,对不可避免的制造缺陷的作用的彻底调查对于任何应用都是必不可少的。然而,存在另一种纳米光子应用方法,其中制造无序用于通过增强光-物质相互作用来诱导功能。无序导致光的多重光的散射,这是统计光学的领域,其中光传播需要统计描述。本文综述了无序光子纳米结构的最新研究进展及其对量子光子学器件的潜在意义。
2017-04-19 physics.optics quant-ph
Finite-Element Method Simulations of High-Q Nanocavities with 1D Photonic Bandgap
利用时谐有限元法对光子微腔中的高Q值光共振进行了数值研究。
2011-02-22 physics.comp-ph physics.optics
Scheme for media conversion between electronic spin and photonic orbital angular momentum based on photonic nanocavity
具有非零轨道角动量(OAM)的光或扭曲光在诸如OAM纠缠光子量子比特的量子通信应用中是有希望的。存在光子OAM到光子自旋角动量(SAM),以及光子SAM到电子SAM接口,但在单个设备内没有任何直接的光子OAM-电子SAM(飞行到静止)介质转换器。在这里,我们提出了一个方案,将光子OAM电子SAM,反之亦然,在一个单一的纳米光子器件。我们采用了一个光子晶体纳米腔与嵌入的量子点(QD),限制电子自旋作为一个固定的量子比特。量子点的自旋极化辐射通过强的光学自旋轨道相互作用驱动纳米腔模的旋转。然后旋转模式辐射具有非零OAM的光,允许该设备用作发射器。由于这可以是一个单一的过程,时间反演的情况下,使该设备能够作为一个接收器。该方案可以推广到其他系统的谐振器和量子发射器,如微盘和金刚石中的缺陷,例如。我们的方案显示了实现(超)紧凑的电子SAM-光子OAM接口,以适应OAM作为额外的自由度的量子信息的目的的潜力。
2018-06-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique
我们证明,数以千计的周期性纳米坑制造的亚波长直径的锥形光纤,光学光刻胶,通过照射只有一个单一的飞秒激光脉冲。制造的一个关键方面是,激光器本身充当柱面透镜,并将飞秒激光束聚焦在其阴影表面上。我们还证明,这种周期性结构的晶体上,作为一个1-D的光子晶体(PhC)。这种光子晶体结构将大大增强这种锥形光纤系统的场约束,并可能在纳米光子学和量子信息技术中开辟新的途径。
2012-10-29 physics.optics quant-ph
Cavity QED on a nanofiber using a composite photonic crystal cavity
我们证明了腔QED条件在Purcell制度的单量子发射器的表面上的光学晶体。该腔通过组合光学光栅和纳米制造光栅以创建复合光子晶体腔而形成。使用这种技术,观察到单量子点的自发发射率显著增强到的双导模。我们的研究结果为增强光纤上的光-物质界面铺平了道路,并明确应用于量子网络。
2014-09-11 physics.optics quant-ph
Exciting Magnetic Dipole Mode of Split Ring Plasmonic Nano Resonator by Photonic Crystal Nanocavity
在芯片上激发单个等离子体纳米结构中的电模式被广泛实现,然而,它们的磁对应物的激发很少报道。在这里,我们提出了一个高效的芯片上的激励方法的磁偶极子模式的一个单独的开口环谐振器(SRR)通过将其集成到一个光子晶体纳米腔(PCNC)。通过SRR和PCNC模式之间的谐振耦合,实现了高达58%的高激发效率。通过调整SRR和PCNC之间的相对位置和扭转角,证明了激发的磁偶极子模式的进一步微调。最后,一个结构与光子晶体波导侧耦合的混合SRR PCNC,这可能会激发磁偶极子模式与平面耦合的几何形状,并可能促进未来的设备应用。我们的研究结果可能会打开一种方式,开发芯片集成光子器件采用磁场组件在光场。
2021-12-02 physics.optics physics.plasm-ph
Nanodiamond integration with photonic devices
我们讨论了纳米金刚石与光子器件集成的量子光学应用的进展。在GaP,SiO2和SiC纳米金刚石平台的实验结果表明,各种制度的光和物质的相互作用,可以通过工程色心系统通过混合的方法来实现。我们提出了我们最近的研究结果的色心丰富的纳米金刚石预制3C-SiC微盘谐振器的增长。这些混合器件实现了高达五倍的金刚石色心光发射增强,并可用于集成量子光子学。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Broadband tunable hybrid photonic crystal-nanowire light emitter
我们在一个单一的处理过程中,在自立的氮化硅光子晶体腔中集成了大约100个单一的硒化镉半导体纳米线。室温下的测量揭示了一个单一的窄发射线宽,对应的Q因子高达5000。通过改变光子晶体的结构参数,调谐峰值波长,从而覆盖活性材料的整个发射光谱范围。一个非常大的光谱范围可以覆盖不同的活性材料的异质集成。
2015-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical design of split-beam photonic crystal nanocavities
我们设计了由两个机械隔离的悬臂梁构成的高品质因数光子晶体纳米梁腔。这些“分裂光束”腔在中心处具有物理间隙,允许半腔中的一个或两个的机械激励。它们是通过分析椭圆孔和矩形间隙穿孔波导的光学能带结构和模式分布来设计的,并且被预测为支持在~ 1.6 μ m的波长处具有超过1 E6的品质因数的光学谐振。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall physics.optics