Pembentukan resonator kristal fotonik dengan nilai Q yang tinggi menggunakan serat nano.

Resonator kristal fotonik diharapkan menjadi platform yang ampuh untuk merealisasikan pemrosesan sinyal optik dan komunikasi informasi kuantum. Namun demikian, efisiensi input/output cahaya dari serat optik yang terbuat dari kaca ke kristal fotonik yang terbuat dari silikon tidaklah tinggi, dan bahkan apabila port input/output yang dioptimalkan (konverter ukuran spot) digunakan, terjadi kehilangan energi sekitar 10%. Selain itu, pembentukan resonator dinamis pada posisi yang berubah-ubah, diinginkan sebagai sarana untuk mendesain ulang sirkuit optik dan sejenisnya melalui pasca-pemrosesan. Dalam penelitian ini, dengan membawa serat nano ke dalam kontak dengan pandu gelombang kristal fotonik, sebuahQnilai resonator kristal fotonik dan secara eksperimental menunjukkan bahwa penggandengan kritis, yang memaksimalkan efisiensi input/output cahaya ke dalam resonator, dapat dilakukan.

Pembentukan resonator pada kristal fotonik menggunakan serat nano diusulkan dan didemonstrasikan oleh Yong-Hee Lee dkk. di KAIST pada tahun 2007 [1]. Prinsip metode pembentukan resonansi pada pandu gelombang kristal fotonik ini adalah sebagai berikut. Ketika serat nano disentuhkan dengan pandu gelombang kristal fotonik, terjadi perubahan indeks bias efektif lokal. Hal ini menyebabkan pergeseran ke bawah pada frekuensi cut-off mode pandu gelombang, menghasilkan kesenjangan antara frekuensi mode pandu gelombang pada posisi di mana serat bersentuhan dan pada posisi di mana serat tidak bersentuhan (Gbr. 1). Karena kesenjangan antara mode ini, mode dengan frekuensi cut-off pada posisi kontak serat tidak dapat merambat dalam pandu gelombang pada posisi non-kontak dan menjadi terbatas secara lokal. Namun, percobaan Lee dkk. menggunakan kristal fotonik InP dengan titik-titik kuantum InGaAsP yang disematkan, dan kerugian penyerapan titik-titik kuantum menghasilkan resonator yang terbentuk.QNilai 10.⁴Efisiensi pengikatan secara teoritis hanya sekitar 1001 TP3T. Selain itu, efisiensi pengikatan eksperimental hanya beberapa 1 TP3T, sedangkan teori menunjukkan bahwa efisiensi pengikatan mendekati 1001 TP3T dapat dicapai.

Gbr. 2: Spektrum transmitansi dari rongga PhC yang digabungkan dengan serat yang dapat dikonfigurasi ulang.
(a) Mode resonansi dengan faktor kualitas tertinggi. (b) Mode resonansi dengan efisiensi penggabungan tertinggi. © 2015 Optical Society of America.