تشكيل مرنان كريستالي فوتوني عالي القيمة باستخدام ألياف نانوية

من المتوقع أن تكون الرنانات البلورية الضوئية منصة قوية لتحقيق معالجة الإشارات الضوئية واتصالات المعلومات الكمومية. ومع ذلك، فإن كفاءة إدخال وإخراج الضوء من الألياف الضوئية المصنوعة من الزجاج إلى البلورة الضوئية المصنوعة من السيليكون ليست عالية على الإطلاق، وحتى عند استخدام منفذ الإدخال / الإخراج الأمثل (محول حجم البقعة) كانت المشكلة هي ذلك حدث فقدان للطاقة يبلغ حوالي 10%. بالإضافة إلى ذلك، من المستحسن تشكيل مرنان ديناميكيًا في موضع اختياري كوسيلة لإعادة تصميم الدوائر الضوئية من خلال المعالجة اللاحقة. في هذه الدراسة، من خلال ملامسة ألياف نانوية للدليل الموجي البلوري الضوئي، سنكون قادرين على وضع ألياف نانوية في أي موضع على الدليل الموجي.Qلقد أثبتنا تجريبيًا أنه من الممكن تشكيل مرنان بلوري فوتوني بقيمة عالية وتحقيق اقتران حرج يزيد من كفاءة إدخال وإخراج الضوء إلى المرنان.

تم اقتراح تشكيل تجويف على بلورة فوتونية باستخدام الألياف النانوية، وتم عرضه بواسطة يونج هي لي وآخرين من جامعة KAIST في عام 2007 [1]. مبدأ تكوين الرنين على الدليل الموجي البلوري الضوئي في هذه الطريقة هو كما يلي. عندما يتم ملامسة ألياف نانوية مع دليل موجي بلوري فوتوني، يحدث تغيير محلي فعال في معامل الانكسار. في هذا الوقت، يتحول تردد القطع لوضع الدليل الموجي إلى الأسفل، مما يؤدي إلى فجوة في تردد وضع الدليل الموجي في الموضع الذي تكون فيه الألياف على اتصال وفي الموضع الذي لا تكون فيه على اتصال (الشكل 1). وبسبب هذه الفجوة بين الأوضاع، لا يمكن للوضع عند تردد القطع عند موضع اتصال الألياف أن ينتشر من خلال الدليل الموجي في موضع عدم الاتصال ويصبح محصوراً محلياً. ومع ذلك، استخدمت تجربة لي وآخرين بلورة InP الضوئية مع نقاط كمومية مدمجة من InGaAsP، وبسبب فقدان امتصاص النقاط الكمومية، تم تشكيل المرنانQالقيمة هي 10⁴وبقي عند مستوى معين. علاوة على ذلك، على الرغم من أنه من الممكن نظريًا تحقيق كفاءة اقتران قريبة من 100%، إلا أن كفاءة الاقتران التجريبية كانت قليلة فقط %.

الشكل 2: طيف النفاذية للألياف القابلة لإعادة التشكيل إلى جانب تجويف الرعاية الصحية الأولية.
(أ) وضع الرنين ذو عامل الجودة الأعلى (ب) وضع الرنين ذو أعلى كفاءة اقتران © 2015 Optical Society of America.