論文の概要: Quantum dots as optimized chiral emitters for photonic integrated circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.09253v2
• Date: Thu, 14 Dec 2023 08:58:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-16 03:53:42.187546
• Title: Quantum dots as optimized chiral emitters for photonic integrated circuits
• Title（参考訳）: フォトニック集積回路のための最適化キラルエミッタとしての量子ドット
• Authors: Jakub Rosi\'nski, Micha{\l} Gawe{\l}czyk, Karol Tarnowski, Pawe{\l} Karwat, Daniel Wigger, Pawe{\l} Machnikowski
• Abstract要約: 本稿では,空間平均方向に対するQDエミッタの偏極を最適化する理論解析を提案する。 本研究は,QDベースのフォトニック集積回路において,効率的なキラルカップリングを実現するための有効な経路を示す。
• 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: Chiral coupling, which allows directional interactions between quantum dots (QDs) and photonic crystal waveguide modes, holds promise for enhancing the functionality of quantum photonic integrated circuits. Elliptical polarizations of QD transitions offer a considerable enhancement in directionality. However, in epitaxial QD fabrication, the lack of precise control over lateral QD positions still poses a challenge in achieving efficient chiral interfaces. Here, we present a theoretical analysis in which we propose to optimize the polarization of a QD emitter against the spatially averaged directionality and demonstrate that the resulting emitter offers a considerable technological advantage in terms of the size and location of high-directionality areas of the waveguide as well as their overlap with the regions of large Purcell enhancement, thereby improving the scalability of the device. Moreover, using $\mathbf{\mathit{k}}\cdot\mathbf{\mathit{p}}$ modeling, we demonstrate that the optimal elliptical polarization can be achieved for neutral exciton transitions in a realistic QD structure. Our results present a viable path for efficient chiral coupling in QD-based photonic integrated circuits, to a large extent overcoming the challenges and limitations of the present manufacturing technology.
• Abstract（参考訳）: 量子ドット(QD)とフォトニック結晶導波路モードの双方向相互作用を可能にするキラルカップリングは、量子フォトニック集積回路の機能向上を約束する。 qd遷移の楕円分極は方向性を大幅に向上させる。 しかし, エピタキシャルqd作製においては, 側方qd位置の精密制御の欠如が, 効率的なキラル界面の実現に課題となっている。 本稿では,QDエミッタの偏光を空間平均化方向性に対して最適化する理論解析を行い,導波路の高方向領域の大きさと位置,および大きなパーセル拡張領域との重なりの点で技術的優位性を示すとともに,装置のスケーラビリティを向上させることを提案する。 さらに、$\mathbf{\mathit{k}}\cdot\mathbf{\mathit{p}}$ モデリングを用いて、現実的なqd構造における中性励起子転移に対して最適な楕円偏光が得られることを示す。 本研究は,QDベースのフォトニック集積回路において,効率的なキラルカップリングを実現するための有効な経路を示し,製造技術の課題と限界を克服した。

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