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JCMsuite應用—單光子光源耦合至光纖

時間:2021-10-19 13:45來源:未知作者: infotek點擊:次列印

在本示例中，我們考慮將單個光子發射器耦合到光纖中。有關系統和數值方法的詳細資訊，請參見參考文

獻[1]。

單光子源由一個嵌入在砷化鎵(GaAs)中製成的球形微透鏡中的量子點(QD)組成。底層的布拉格多層結構將

量子點發出的光反射回上半球。光被耦合到量子點上方的光纖中，該光纖由均勻的光纖芯和光纖包層組成(見下

圖)。

計算利用了設置的徑向對稱性。因此，透鏡的形狀可以通過檔 layout.jcm 中定義的扇形和平行四邊形之間

的布林交集來創建。

對於光纖模式計算，可以從檔fiber_modes/layout.jcm中的完整系統佈局中提取光纖橫截面的幾何形狀。

耦合效率的確定分三步進行：

1.首先，確定光纖的傳播模式；

2.接下來，必須模擬量子點發射的場。與微透鏡內的波長相比，量子點的延伸相對較小。因此可以將其建

模為類點狀偶極源；

3.最後，確定傳播光纖模式和發射場之間的重疊積分。耦合效率由重疊量除以偶極子發射的總功率得到。

偶極子發射和重疊積分可以通過檔 project.jcmp 中定義的兩個後處理偶極發射和模態重疊獲得：

下圖顯示了對基本光纖模式和珀塞爾係數 [*] 作為透鏡直徑和光纖芯直徑的函數的耦合效率的掃描。

參考文獻:

[*] The Purcell factor is the quotient between the dipole emission in the structure and the emission of a dipole in a

homogeneous space with the background material at the dipole position.

[1] P.-I. Schneider, et al., Numerical optimization of the extraction efficiency of a quantum-dot based single-photon

emitter into a single-mode fiber. Optics Express 26, 8479 (2018). https://doi.org/10.1364/OE.26.008479

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