Influence of fabrication disorder on the optical properties of coupled-cavity photonic crystal waveguides
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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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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 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.
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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 découle