Modalità Mie ad alto e basso Q di nanocavo 2D dielettrico singolo (a sinistra) e nanoparticella 3D finita (a destra). Credito:L. Huang et al.
I risonatori ottici forniscono le basi della fotonica e dell'ottica moderne. Grazie al suo estremo confinamento energetico, l'alto- Q Il risonatore ottico a doppio fattore ottimizza l'interazione luce-materia e le prestazioni del dispositivo fotonico consentendo il laser a bassa soglia e la generazione avanzata di armoniche non lineari.
Due strutture tipiche, la cavità del cristallo fotonico e la cavità della galleria sussurrante, sono spesso utilizzati per ottenere altissime Q fattori. Però, queste strutture possono richiedere dimensioni paragonabili, o parecchie volte superiori, alla lunghezza d'onda operativa. Se esiste un modo generale per scoprire tutti gli alti Q modi in una nanocavità dielettrica di forma arbitraria è stata una questione fondamentale.
Un gruppo di ricerca dell'Università del New South Wales Canberra, L'Università Nazionale Australiana, e la Nottingham Trent University hanno recentemente sviluppato una solida ricetta per trovare Q modalità in una singola nanocavità dielettrica, come riportato in Fotonica avanzata .
Nanostruttura dielettrica ad alto indice di lunghezza d'onda Sub
Le nanostrutture dielettriche ad alto indice a lunghezza d'onda inferiore sono una piattaforma promettente per realizzare nanofotonica compatibile con CMOS. Queste nanostrutture si basano su due fattori principali:supporto di risonanze elettriche e magnetiche di tipo Mie e ridotta dissipazione. Un singolo nanorisonatore dielettrico (ad es. un disco di spessore finito) sostiene l'alta Q modo (noto anche come stato quasi legato nel continuum). Esplorando lo stato quasi legato nel continuum, Huang et al. trovato un modo per trovare facilmente molti Q modalità, utilizzando l'ingegneria della modalità Mie per causare un'ibridazione di modalità leaky accoppiate, con conseguente attraversamento evitato di alta e bassa Q modalità.
Modalità High-Q e low-Q in un singolo nanofilo rettangolare (NW) con polarizzazione TE:(a) frequenze proprie per le modalità TE(3, 5) e TE(5, 3) in funzione del rapporto dimensionale di NW. (c) Fattori Q dei modi TE(3, 5) e TE(5, 3) in funzione del rapporto dimensionale. (c) Analisi multipolare su autocampi di modi TE(3, 5) e TE(5, 3). (d) Il pannello superiore è una scomposizione di TE(3, 5) per il rettangolare NW in automodi per il circolare NW, e il riquadro inferiore è la scomposizione di TE(5, 3) per il NW rettangolare in automodi per il nanowire circolare. Credito:L. Huang et al.
Robusto, approccio a coppie
interessante, sia l'incrocio evitato, e incrocio delle frequenze proprie per i modi appaiati, ha portato alla scoperta di alti Q modalità, rappresenta un modo semplice ma robusto per trovare Q modalità. Il team ha confermato sperimentalmente l'alta Q modi in un singolo nanofilo rettangolare di silicio. Il misurato Q -fattore era alto come 380 e 294 per TE(3, 5) e TM(3, 5), rispettivamente (vedi figura). Gli autori attribuiscono l'alto risultante Q -fattori per la soppressione della radiazione nei canali con perdite limitate o radiazione ridotta al minimo nello spazio del momento.
Secondo l'autore senior Andrey E. Miroshnichenko della School of Engineering and Information Technology dell'Università del New South Wales, "Questo lavoro presenta un metodo diretto per scoprire le alte Q modalità in una singola nanocavità dielettrica, che possono trovare applicazioni nei circuiti fotonici integrati, come il laser a soglia ultra bassa per sorgenti luminose on-chip, forte accoppiamento per il laser a polariton, e migliorate generazioni di seconda o terza armonica per la visione notturna."
