用于共振耦合和单光子路由的条形加载纳米光子界面

我们报告了设计和仿真条形加载纳米光子界面以提高共振耦合和光子路由效率。在我们的设计中，导向模式被限制在平面内的高折射率薄膜中，而在侧向上则由较低折射率条形松散限制。我们使用氢硅烷酮(HSQ)条形、钛氧化物核心和硅氧化物基座优化波导尺寸，以实现光的最大侧向约束。具体而言，我们提出了一种基于聚合物的布拉格 grating 腔和环形共振器，实现接近最佳模式体积和高Q因子。我们的仿真表明，一个模式体积为$V_{\text{eff}} \approx 7.0 \left(\frac{\lambda}{n}\right)^3$且Q因子为7000的腔体可在4K下产生97%的光子不可辨识性。此外，我们还研究了用于高效光子路由的方向耦合器，比较了光子和等离子体材料结构。虽然纯光子结构显示出较低的损耗和更好的质量因子，但在弯曲半径方面存在实际限制。相反，等离子体结构提供更短的弯曲半径，但具有更高的传播损耗。这项研究为未来的纳米光子设计奠定了基础，旨在增强量子光学应用中光子的产生和路由能力。