芯片上扭曲空心核心光笼：通过三维纳米打印增强平面光子器件
光学
2025-05-13 v2
摘要
扭曲光纤是操控圆偏振光和轨道角动量光束的有前景的平台，适用于非线性频率转换、光通信或手性传感等应用。然而，由于扭曲光纤与平面光子器件不兼容且扭曲率受限，集成到芯片级技术方面存在挑战。本文通过引入芯片上扭曲空心核心光笼的概念，解决了上述问题。我们在理论和实验方面表明，光笼的几何扭曲会导致特定手性的基本核心模态与选定的高阶核心模态耦合，从而产生强烈的圆形双折射(CD)。这种手性共振源于基本模态的角动量谐波，使我们能够预测其光谱位置以及圆形双折射的发生。扭曲光笼实现了非常高的扭曲率和CD值，相较于扭曲空心光纤提升了两个数量级以上（扭曲周期：90 μm，CD：0.8 dB/mm）。此外，独特的笼设计提供了对中心核心区域的侧向访问，使其在手性光谱学中具有未来的应用潜力。因此，本文提出的概念为将扭曲光纤研究转化为芯片技术提供了新路径，构建了集成化手性光子器件的新平台。
引用
@article{arxiv.2409.07602,
title = {On-chip twisted hollow-core light cages: enhancing planar photonics with 3D nanoprinting},
author = {Johannes Bürger and Jisoo Kim and Thomas Weiss and Stefan A. Maier and Markus A. Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.07602},
year = {2025}
}
备注
Main text (51 pages, 7 figures) and Supplemental Material (32 pages, 21 figures)