Sviluppo di risonatori in cristallo fotonico di vetro che conservano modi ortogonali a doppia polarizzazione.

Si prevede che i risonatori a cristallo fotonico saranno utilizzati per l'elaborazione di segnali classici e quantistici utilizzando la luce, in quanto possono confinare fortemente la luce in uno spazio microscopico e aumentare in modo efficiente l'interazione tra luce e materia. Tuttavia, poiché i risonatori sono costituiti principalmente da strutture periodiche bidimensionali e monodimensionali formate su un piano orizzontale, una sfida è quella di ottenere l'indipendenza dalla polarizzazione, che confina la luce polarizzata in entrambe le direzioni orizzontale e verticale allo stesso modo, a causa della rottura della simmetria della struttura. In questo studio abbiamo ottenuto un confinamento della luce altamente efficiente sia per la polarizzazione orizzontale che per quella verticale in un risonatore di cristallo fotonico nanobeam realizzato in silice e abbiamo fornito una linea guida per la realizzazione di risonatori di cristallo fotonico indipendenti dalla polarizzazione.

Il risonatore nanobeam fabbricato in questo studio ha la geometria di una guida d'onda rettangolare monodimensionale con vacanze disposte periodicamente. L'uso della silice, che ha un basso indice di rifrazione, come materiale riduce l'effetto della struttura periodica sulla dispersione della polarizzazione orizzontale, consentendo l'osservazione di modi di risonanza polarizzati orizzontalmente e verticalmente sulla stessa larghezza di banda. Indicatori di prestazione. QI valori di prestazione per entrambi i modi di polarizzazione sono stati elevati, superiori a 10.000. Si tratta del più alto valore di prestazioni per un risonatore a cristalli fotonici in silice ed è paragonabile alle prestazioni dei risonatori in silicio ad alto indice di rifrazione con confinamento della polarizzazione orizzontale e verticale, ottenuti in precedenti ricerche.

In questo studio è stato dimostrato analiticamente che le lunghezze d'onda di risonanza dei modi orizzontali e verticali possono essere abbinate migliorando ulteriormente la simmetria della struttura del risonatore. Questo metodo fornisce una nuova linea guida per la progettazione di risonatori a cristallo fotonico indipendenti dalla polarizzazione.