通过双超材料工程塑造硅纳米光子波导中的模式限制
光学
2021-06-01 v1
摘要
在硅光子波导中灵活控制模式限制是许多应用(包括传感与有源材料混合集成)所期望的特性。多数情况下,条形波导因能最大化光与波导周围环境的相互作用而成为首选方案。然而,硅条形波导仅有的两个自由度是宽度与厚度,导致倏逝场调控灵活性有限。在此,我们提出并演示了一种新策略,利用波导芯与包层的超材料工程,分别在垂直与水平方向独立控制折射率对比度。所提出的双材料几何结构相较条形波导的最佳情形(0.3),计算得到的与空气的重叠因子显著提升至 0.35。为实验验证该方法的潜力,我们实现了双超材料微环谐振器,在 220 nm 厚、以空气为上包层的波导中采用横磁偏振模式工作。由条形波导与双超材料波导实现的微环谐振器测得品质因数相同,均接近 30,000。在测得品质因数相近且计算外限制因子优于条形波导的情况下,所提出的双超材料几何结构成为控制硅波导中模式限制的一种有前景的方法。
引用
@article{arxiv.2105.14929,
title = {Shaping the modal confinement in silicon nanophotonic waveguides through dual-metamaterial engineering},
author = {T. T. D. Dinh and X. Le Roux and J. Zhang and M. Montesinos-Ballester and C. Lafforgue and D. Benedikovic and P. Cheben and E. Cassan and D. Marris-Morini and L. Vivien and C Alonso-Ramos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.14929},
year = {2021}
}