Herstellung von photonischen Kristallresonatoren mit hohen Q-Werten unter Verwendung von Nanofasern.

Es wird erwartet, dass photonische Kristallresonatoren eine leistungsfähige Plattform für die optische Signalverarbeitung und die Quanteninformationskommunikation darstellen werden. Der Wirkungsgrad des Lichtein- und -austritts von Glasfasern in photonische Kristalle aus Silizium ist jedoch nicht hoch, und selbst bei Verwendung optimierter Ein- und Ausgangsports (Punktgrößenwandler) treten Energieverluste von etwa 10% auf. Darüber hinaus ist eine dynamische Resonatorbildung an beliebigen Positionen erwünscht, um optische Schaltungen und dergleichen durch Nachbearbeitung neu zu gestalten. In dieser Studie wird durch den Kontakt von Nanofasern mit einem photonischen Kristallwellenleiter eine hoheQWir haben experimentell gezeigt, dass eine kritische Kopplung möglich ist, die die Eingangs-/Ausgangseffizienz von Licht in den Resonator maximiert, indem ein photonischer Kristallresonator mit einem Wert von

Die Bildung von Resonatoren auf photonischen Kristallen unter Verwendung von Nanofasern wurde 2007 von Yong-Hee Lee et al. am KAIST vorgeschlagen und demonstriert [1]. Das Prinzip dieser Methode der Resonanzbildung auf photonischen Kristallwellenleitern ist wie folgt. Wenn die Nanofaser in Kontakt mit dem photonischen Kristallwellenleiter gebracht wird, kommt es zu einer lokalen effektiven Brechungsindexänderung. Dies führt zu einer Verschiebung der Grenzfrequenz der Wellenleitermode nach unten, so dass eine Lücke zwischen den Frequenzen der Wellenleitermoden an der Stelle, an der die Faser in Kontakt ist, und an der Stelle, an der sie nicht in Kontakt ist, entsteht (Abb. 1). Aufgrund dieser Lücke zwischen den Moden können sich die Moden mit Grenzfrequenzen an der Faserkontaktposition nicht im Wellenleiter an der kontaktlosen Position ausbreiten und werden lokal begrenzt. Bei den Experimenten von Lee et al. wurden jedoch photonische InP-Kristalle mit eingebetteten InGaAsP-Quantenpunkten verwendet, und die Absorptionsverluste der Quantenpunkte führten dazu, dass der gebildete ResonatorQWert 10.⁴Die theoretische Kopplungseffizienz betrug nur etwa 100%. Während die theoretischen Ergebnisse zeigten, dass Bindungseffizienzen von nahezu 1001 TP2T erreicht werden könnten, lagen die experimentellen Bindungseffizienzen nur bei einigen 1 TP2T.

Abb. 2: Transmissionsspektrum einer rekonfigurierbaren fasergekoppelten PhC-Kavität.
(a) Der Resonanzmodus mit dem höchsten Qualitätsfaktor.(b) Der Resonanzmodus mit der höchsten Kopplungseffizienz. © 2015 Optical Society of America.