极化子器件的逆设计
光学
2024-10-15 v2 计算物理
摘要
极化子源于微腔中激子与光子的强耦合，具有用于光电子器件和全光器件的前景。它们已在多个领域找到应用，包括低阈值激光和量子信息处理。为实现复杂功能，需对极化子器件进行非直觉的设计。本文我们使用由耗尽型Gross-Pitaevskii方程（以可微分方式编写）的有限差分时域仿真，并结合 adjoint 方法。该方法允许我们使用拓扑优化来工程化极化子凝聚体经历的势垛，以按需调整其特征。该势垛直接转化为功能器件的蓝图，各种制造和光学控制技术可实际实现。我们逆设计了一组极化子器件，即将极化子形状成平坦分布的结构、聚焦极化子的金属透镜，以及非线性激活的隔离器。当采用现实的制造约束（如最小特征尺寸和势垱的离散化）时，保留了这些功能。我们的结果表明，逆设计技术对于极化子器件具有实用性，为优化具有复杂光-物质相互作用系统的未来研究提供了一步桥梁。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.16736,
title = {Inverse Design of Polaritonic Devices},
author = {Oliver Kuster and Yannick Augenstein and Carsten Rockstuhl and Thomas Jebb Sturges},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.16736},
year = {2024}
}