来自高品质因子光子晶体环的高扭转光态
光学
2023-03-22 v1
摘要
具有轨道角动量（OAM）的扭转光已在量子与经典通信、显微术及光学微操控中广泛应用。通过光栅辅助机制射出光学微谐振器的自然高角动量回音壁模式（WGMs），其中生成的 OAM 数（）为 WGM 角动量与光栅角动量之差，为 OAM 产生提供了一种可扩展的芯片集成方案。然而，已展示的 OAM 微谐振器品质因子（）远低于常规 WGM 谐振器（低 100 倍以上），且对 极限的理解尚缺。鉴于 在增强光-物质相互作用（如单发射体耦合与参量非线性过程）中的重要性，而此类相互作用支撑诸多重要微谐振器应用，此问题至关重要。此外，尽管高 OAM 态常受青睐，微谐振器构型中可达成极限仍不清楚。此处，我们通过从光子晶体环中模式耦合视角理解 OAM，并将其与常研究的反向传播 WGM 间相干背散射情形相联系，对这两个长期问题提供新物理洞见。除展示高-（ 至 ）、高估计 OAM 射出效率（高达 ）与高 OAM 数（高达 = 60）外，我们的经验模型得到实验支持，并首次对 与 OAM 射出效率随 的行为给出定量解释。微谐振器 OAM 产生的尖端性能与新物理理解，将为利用芯片集成技术实现 OAM 应用开辟新机遇。
引用
@article{arxiv.2208.13075,
title = {Highly-twisted states of light from a high quality factor photonic crystal ring},
author = {Xiyuan Lu and Mingkang Wang and Feng Zhou and Mikkel Heuck and Wenqi Zhu and Vladimir A. Aksyuk and Dirk R. Englund and Kartik Srinivasan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.13075},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 8 figures