論文の概要: Aperiodic bandgap structures for enhanced quantum two-photon sources
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.01491v2
- Date: Thu, 24 Jun 2021 16:21:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-01 15:35:48.667629
- Title: Aperiodic bandgap structures for enhanced quantum two-photon sources
- Title（参考訳）: 拡張量子2光子源のための周期的バンドギャップ構造
- Authors: Luca Dal Negro, Yuyao Chen, Sean Gorsky, Fabrizio Sgrignuoli
- Abstract要約: 本稿では,2光子自然放出プロセスの効率を高めるための新しい手法を提案する。
広帯域マルチフラクタルスペクトルにおけるアイゼンシュタインおよびガウスフォトニックアレイの高共振臨界状態の励起は、発光速度を著しく向上させることを示した。
マルチフラクタルモード密度を持つ周期的バンドギャップ構造の工学は、量子ナノフォトニクス応用のための多スケール不変真空における新しい電磁共鳴現象にアクセスできる可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this paper we propose a novel approach to enhance the efficiency of the
two-photon spontaneous emission process that is driven by the multifractal
optical mode density of photonic structures based on the aperiodic
distributions of Eisenstein and Gaussian primes. In particular, using the
accurate Mie-Lorenz multipolar theory in combination with multifractal
detrended fluctuation analysis, we compute the local density of states of
periodic and aperiodic systems and demonstrate the formation of complete
bandgaps with distinctive fractal scaling behavior for scattering arrays of
dielectric nanocylinders. Moreover, we systematically study the Purcell
enhancement and the most localized optical mode resonances in these novel
aperiodic photonic systems and compute their two-photon spontaneous emission
rates based on the general Green's tensor approach. Our results demonstrate
that the excitation of the highly-resonant critical states of Eisenstein and
Gaussian photonic arrays across broadband multifractal spectra gives rise to
significantly enhanced emission rates compared to what is possible at the
band-edges of periodic structures with comparable size. Besides defining a
novel approach for enhanced quantum two-photon sources on the chip, the
engineering of aperiodic bandgap structures with multifractal mode density may
provide access to novel electromagnetic resonant phenomena in a
multiscale-invariant vacuum for quantum nanophotonics applications.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,アイゼンシュタイン素数とガウス素数の非周期分布に基づくフォトニック構造の多重フラクタル光モード密度によって駆動される2光子自発的放出過程の効率を向上させる新しい手法を提案する。
特に, 高精度なMie-Lorenz多極性理論と多フラクタル遅延ゆらぎ解析を組み合わせることで, 周期系および非周期系の状態の局所密度を計算し, 誘電体ナノシリンダの散乱配列に対する特異なフラクタルスケーリング挙動を持つ完全バンドギャップの形成を実証する。
さらに,これらの新周期フォトニック系におけるパーセルエンハンスメントと最も局所化された光モード共鳴を系統的に研究し,グリーンテンソル法に基づく2光子自然放出率を計算する。
その結果,広帯域多重フラクタルスペクトルにおけるアイゼンシュタインおよびガウスフォトニックアレーの高共鳴臨界状態の励起は,同じ大きさの周期的構造のバンドエッジで可能なものと比較して,放射率を著しく向上させることがわかった。
チップ上に量子2光子源を増強するための新しいアプローチを定義することに加えて、マルチフラクタルモード密度を持つ周期的バンドギャップ構造の工学は、量子ナノフォトニクス応用のためのマルチスケール不変真空における新しい電磁共鳴現象にアクセスできる可能性がある。
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