纳米光子定向耦合器中的光学齿轮
光学
2017-05-10 v1
摘要
齿轮是通过齿相互啮合以传递扭矩的旋转机械。有趣的是，两个啮合齿轮的旋转方向相反，分别为顺时针和逆时针。尽管这种相反手性运动在机械科学中已被广泛研究，但光子的类似行为尚未被发现。本文提出一种简单的纳米光子定向耦合器结构，可产生两个相互啮合的光角动量（AM）态，即光学齿轮。由于突变相移效应和双折射效应，光子的角动量态在耦合器的两个相邻波导中随传播距离而变化。因此，通过选择耦合长度，可获得具有相反角动量手性的两束光，证实了光学齿轮的出现。通过调节输入端两个正交模式之间的相对相位，实现了对输出光束手性的完全控制。光学齿轮因此为在纳米尺度探索光与物质相互作用提供了可能，为集成量子计算和手性分子纳米生物传感等领域开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.1611.07158,
title = {Optical gears in a nanophotonic directional coupler},
author = {Fengchun Zhang and Yao Liang and Heran Zhang and Yong Zhang and Xu-Guang Huang and Baohua Jia and Songhao Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.07158},
year = {2017}
}