Influence of fabrication disorder on the optical properties of coupled-cavity photonic crystal waveguides
Notice bibliographique
Résumé
Employing a tight-binding formalism and perturbation theory, we theoretically demonstrate how weak fabrication disorder due to surface roughness dramatically reduces the band-edge performance of coupled-cavity waveguides in semiconductor photonic crystal slabs. We find that surface roughness largely affects the band-edge performance through the introduction of random variations in the individual cavity frequencies, ${\ensuremath{\Omega}}_{0}$, rather than through variations in the tight-binding coupling coefficients, $\ensuremath{\kappa}$. Using model roughness parameters comparable to state-of-the-art structures, the standard deviation of ${\ensuremath{\Omega}}_{0}$ is estimated to be ${\ensuremath{\sigma}}_{{\ensuremath{\omega}}_{0}}\ensuremath{\gtrsim}1\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}4}\text{ }{\ensuremath{\Omega}}_{0}$. High-index-contrast fabrication imperfections are found to broaden the photon density of states at the band edge with a characteristic linewidth of ${\ensuremath{\gamma}}_{e}\ensuremath{\approx}{\ensuremath{\sigma}}_{{\ensuremath{\omega}}_{0}}^{4/3}/{(2\text{ }{\ensuremath{\Omega}}_{0}\ensuremath{\kappa})}^{1/3}$. This implies a minimal band-edge group velocity of around ${v}_{g}\ensuremath{\sim}c/120$, consistent with experiments. For applications toward modified spontaneous emission, we show that the characteristic linewidth ${\ensuremath{\gamma}}_{e}$ is, unfortunately, a factor of 5 greater than the largest band-edge coupling rate for which strong photon quantum dot band-edge interactions can occur. Although large Purcell factors can still be achieved in the presence of disorder, an embedded semiconductor quantum dot then couples to a lossy (disorder-induced) propagation mode, which may limit the potential applications in coherent quantum optics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».