論文の概要: Near-unity efficiency in ridge waveguide-based, on-chip single-photon
sources
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.02665v1
- Date: Wed, 6 Jul 2022 13:32:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-06 09:38:17.122169
- Title: Near-unity efficiency in ridge waveguide-based, on-chip single-photon
sources
- Title（参考訳）: リッジ導波路を用いたオンチップ単一光子源の近接均一効率
- Authors: Yujing Wang, Luca Vannucci, Sven Burger, Niels Gregersen
- Abstract要約: 本稿では,量子ドットキャビティリッジ導波路単一光子源におけるニアユニティ結合効率を求める数値設計手法について報告する。
1Dナノビームキャビティをベースとした最適設計は、高効率のエプシロン_xy$97.7%の等方性面内双極子と38.6の卓越したパーセル係数を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.419045768101799
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report a numerical design procedure for pursuing a near-unity coupling
efficiency in quantum dot-cavity ridge waveguide single-photon sources by
performing simulations with the finite element method. Our optimum design which
is based on a 1D nanobeam cavity, achieves a high source efficiency
$\epsilon_{xy}$ of 97.7$\%$ for an isotropic in-plane dipole, together with a
remarkable Purcell factor of 38.6. Such a good performance is mainly attributed
to the high index contrast of GaAs/SiO$_2$ and a careful cavity design
achieving constructive interference and low scattering losses. Furthermore, we
analyze the bottleneck of the proposed platform, which is the mode mismatch
between the cavity mode and the Bloch mode in the nanobeam. Accordingly, we
present the optimization recipe of an arbitrarily high-efficiency on-chip
single-photon source by implementing a taper section, whose high smoothness is
beneficial to gradually overcoming the mode mismatch, and therefore leading to
a higher Purcell factor and source efficiency. Finally, we see good robustness
of the source properties in the taper-nanobeam system under the consideration
of realistic fabrication imperfections on the hole variation.
- Abstract（参考訳）: 有限要素法によるシミュレーションを行うことにより,量子ドットキャビティリッジ導波路単一光子源における近傍均一結合効率を求める数値設計手法を報告する。
1Dナノビームキャビティをベースとした最適設計により,等方性面内双極子に対して高効率$\epsilon_{xy}$ 97.7$\%の高効率を実現し,卓越したパーセル係数38.6が得られる。
このような優れた性能は、主にGaAs/SiO$_2$の高指数コントラストと、建設的干渉と低散乱損失を達成できる慎重な空洞設計に起因する。
さらに,ナノビームにおけるキャビティモードとブロッホモードとのモードミスマッチである,提案プラットフォームのボトルネックを分析する。
そこで我々は,モデムミスマッチを徐々に克服し,高いパーセル係数とソース効率をもたらすテーパ部を実装することにより,任意の効率のオンチップ単光子ソースの最適化手法を提案する。
最後に, 穴の変形に対する現実的な加工不完全性を考慮したテーパー-ナノビーム系の特性が良好であることを示す。
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