Formazione di risonatori a cristallo fotonico con alti valori Q utilizzando nanofibre.

I risonatori a cristalli fotonici dovrebbero essere una potente piattaforma per realizzare l'elaborazione ottica dei segnali e la comunicazione di informazioni quantistiche. Tuttavia, l'efficienza dell'ingresso/uscita della luce dalle fibre ottiche di vetro ai cristalli fotonici di silicio non è elevata e, anche quando si utilizzano porte di ingresso/uscita ottimizzate (convertitori di dimensioni spot), si verificano perdite di energia di circa 10%. Inoltre, è auspicabile la formazione di risonatori dinamici in posizioni arbitrarie, per poter riprogettare circuiti ottici e simili mediante post-elaborazione. In questo studio, mettendo in contatto le nanofibre con una guida d'onda di cristallo fotonico, è stato possibile ottenere un risonatore ad altaQe dimostrato sperimentalmente che l'accoppiamento critico, che massimizza l'efficienza di ingresso/uscita della luce nei risonatori, è fattibile.

La formazione di risonatori su cristalli fotonici mediante nanofibre è stata proposta e dimostrata da Yong-Hee Lee et al. al KAIST nel 2007 [1]. Il principio di questo metodo di formazione di risonanze su guide d'onda di cristallo fotonico è il seguente. Quando la nanofibra viene messa a contatto con la guida d'onda di cristallo fotonico, si verifica una variazione locale dell'indice di rifrazione effettivo. Ciò provoca uno spostamento verso il basso della frequenza di taglio del modo della guida d'onda, con conseguente divario tra le frequenze dei modi della guida d'onda nella posizione in cui la fibra è a contatto e nella posizione in cui non è a contatto (Fig. 1). A causa di questo divario tra i modi, i modi con frequenze di taglio nella posizione di contatto della fibra non possono propagarsi nella guida d'onda nella posizione di non contatto e diventano localmente confinati. Tuttavia, gli esperimenti di Lee et al. hanno utilizzato cristalli fotonici di InP con punti quantici di InGaAsP incorporati, e le perdite di assorbimento dei punti quantici hanno fatto sì che il risonatore formatoQValore 10.⁴L'efficienza di legame teorica era solo di circa 1001 TP3T. Inoltre, l'efficienza di legame sperimentale era di pochi 1 TP3T, mentre la teoria mostrava che si poteva ottenere un'efficienza di legame vicina a 1001 TP3T.

Fig. 2: Spettro di trasmittanza di una cavità PhC riconfigurabile accoppiata a fibre.
(a) Il modo risonante con il fattore di qualità più elevato.(b) Il modo risonante con la massima efficienza di accoppiamento. © 2015 Optical Society of America.