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JCMsuite應用—單光子光源耦合至光纖
時間:2021-10-18 20:42來源:訊技光電作者: 技術部點擊:次打印
在本示例中,我們考慮將單個光子發(fā)射器耦合到光纖中。 有關系統(tǒng)和數值方法的詳細信息,請參見參考文獻[1]。
 
單光子源由一個嵌入在砷化鎵(GaAs)中制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(fā)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文件 layout.jcm 中定義的扇形和平行四邊形之間的布爾交集來創(chuàng)建。
 
對于光纖模式計算,可以從文件fiber_modes/layout.jcm中的完整系統(tǒng)布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(fā)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. 最后,確定傳播光纖模式和發(fā)射場之間的重疊積分。 耦合效率由重疊量除以偶極子發(fā)射的總功率得到。 偶極子發(fā)射和重疊積分可以通過文件 project.jcmp 中定義的兩個后處理偶極發(fā)射和模態(tài)重疊獲得:
 
 

 
下圖顯示了對基本光纖模式和珀塞爾系數 [*] 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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