ナノフォトニックデバイス向けの効率的な光ファイバーインターフェース

引用

Tiecke, TG, Nayak, KP, Thompson, JD, Peyronel, T., de Leon, NP, Vuletić, V., & Lukin, MD (2008). ナノフォトニックデバイスのための効率的な光ファイバーインターフェース。arXiv。

キーワード

• 光ファイバーインターフェース
• ナノフォトニックデバイス
• シングルモード光ファイバー
• 円錐テーパー光ファイバー
• 断熱モード転送
• カップリング効率
• ナノフォトニック導波路
• 集積ナノフォトニック回路
• 量子光学応用
• ナノスケールセンシングアプリケーション

簡単な

新しい方法では、片面円錐テーパー光ファイバーを使用して、シングルモード光ファイバーからの導波光をナノフォトニックデバイスに効率的に結合します。この方法では、適切に選択されたテーパーによる断熱モード転送を使用して、最大 97(1)% のシングルモードファイバー導波路結合効率を実現します。

まとめ

この記事では、シングルモード光ファイバーからの光をナノフォトニックデバイスに効率的に結合する方法を説明します。この技術では、片面円錐テーパー光ファイバーを使用し、最後の約 10µm にわたってナノフォトニック導波路にエバネッセント結合します。この片面アプローチの主な利点は、既存の双円錐テーパーファイバーとは対照的に、設計の汎用性が高く、ナノフォトニックデバイスに対する機械的サポートが強化されることです。
著者らは、断熱モード転送により、シングルモード光ファイバー導波路結合効率を 97(1)% まで高めることに成功しました。この高効率結合は、ノード間の光子損失によって性能が大きく左右される量子中継器や量子ネットワークなどのアプリケーションにとって極めて重要です。さらに、光子損失によって破壊されやすい非古典的な光状態の分布も可能になります。
著者らは、この方法の設計原理を詳しく説明し、シミュレーションと実験測定を通じてその有効性を実証しています。さまざまな導波路形状で 95% 以上の結合効率を達成できました。また、著者らは、この設計のファイバー先端の波長以下の寸法がわずか約 10µm であるため、製造中の清浄度要件はバイコニカル テーパー ファイバーの要件に比べてそれほど厳しくないことにも注目しています。
この記事は、この方法がさまざまな用途に利用できる可能性を強調して締めくくっています。
具体的には、著者らは、この技術が、高度に非古典的な光のシュレーディンガーの猫状態を作り出すことや、スケーラブルな量子ネットワークやナノスケールのバイオセンシングデバイスを構築することに特に役立つ可能性があると示唆している。

出典: https://www.semanticscholar.org/reader/e622ba336ee85928bb9693ac15d6a8f89ca1c5c5