Compact optical one-way waveguide isolators for photonic-band-gap microchips
Notice bibliographique
Résumé
In two-dimensional (2D) photonic crystals (PC's), we demonstrate compact optical waveguide isolators in which light can propagate only one way. Waveguides are composed of magneto-optical materials with magnetic domain walls. Magneto-optical effects and magnetic domain walls break time-reversal and space-inversion symmetries, respectively, leading to nonreciprocal waveguides with different group velocities for forward and backward propagating light of a given frequency. When backward light has a zero group velocity, only forward light can be transmitted while backward light stops. Slow leakage of backward light (when the group velocity is not precisely zero) is eliminated by introducing absorption loss in nonreciprocal PC waveguides. Then, absorption of forward light is less than that of backward light. Introducing gain material and signal amplification by current injection, forward light can propagate with no net loss and only backward light is attenuated. We demonstrate that backward light, with nearly zero group velocity, can be eliminated because of absorption over a long effective optical path length. This enables compact on-chip photonic band-gap isolators. The waveguide isolator is assumed to be composed of europium oxide with the Faraday rotation angle of ${\ensuremath{\theta}}_{F}=3.49\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{3}\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{rad}∕\mathrm{cm}$ at wavelength $\ensuremath{\lambda}=1.5\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\ensuremath{\mu}\mathrm{m}$ under a magnetic field $0.9\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\text{Tesla}$. In a waveguide isolator with the length of $8.5\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\ensuremath{\mu}\mathrm{m}$, transmittance of backward light is mostly zero at a specific frequency when transmittance of forward light is amplified to 1 by current injection. The usable bandwidth is up to $12\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\mathrm{nm}$ centered at $1.5\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\text{micron}$ wavelength as the device length is increased $(L=42.6\phantom{\rule{0.3em}{0ex}}\ensuremath{\mu}\mathrm{m})$. We demonstrate similar results for an asymmetric nonreciprocal waveguide without a magnetic domain wall. The possibility of compact on-chip photonic band-gap isolators is demonstrated for 2D membrane photonic crystals with finite thickness in the third dimension. Computations are performed using plane wave expansion, finite difference time domain, and optical Wannier function methods.
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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 | 0,000 | 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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».