发射体到波导的定向耦合：对称性视角
光学
2022-03-31 v4
摘要
近期的实验展示了光向波导模式中的强定向耦合。我们在此识别了这一现象背后的机制。我们考虑位于波导附近的发射体，要么居中于波导的中平面，要么偏离该平面。我们表明，与位移无关，方向性主要源于由发射光的角动量的轴向特性所引起的镜面对称性破缺。沿垂直于波导的轴的角动量符号决定了优先耦合方向。方向性的程度随着该横向角动量大小线性增加而呈指数增长。我们将这种指数依赖关系追溯至发射的倏逝角谱的一种性质。当发射体的位移破坏了波导的另一镜面对称性时，可能由于发射手性的手征特性产生一种二元且较不显著的定向耦合效应。我们发现了一条选择定则，允许或阻止居中的电（磁）多极发射耦合到波导模式上。我们还表明，某些实验中所采用的选取不同角动量轴的方式，导致了方向性依赖于角动量的方式出现显著差异。我们利用这些差异提出了一种具有横向磁偏置的实验，可汇聚波导上方量子点的定向发射。我们基于对称性的结果适用于任意发射多极阶数，澄清了自旋-动量锁定概念，并将其推广为横向角动量与优先耦合方向之间指数强的锁定关系。
引用
@article{arxiv.1910.11228,
title = {Directional coupling of emitters into waveguides: A symmetry perspective},
author = {Aristeidis G. Lamprianidis and Xavier Zambrana-Puyalto and Carsten Rockstuhl and Ivan Fernandez-Corbaton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.11228},
year = {2022}
}