Ultra-efficient surface grating couplers for chip-to-fiber and chip-to-free-space coupling based on single-beam radiation
Notice bibliographique
Résumé
Surface grating couplers, such as fiber-chip grating couplers and optical antennas, are fundamental devices in photonic integrated circuits, as they enable the coupling of light between the chip and an external medium. An important metric of surface grating couplers is the coupling efficiency, and high values, greater than -1 dB, are required for applications in quantum technology, light detection and ranging, and optical interconnects. Surface grating couplers typically suffer from radiation loss to the substrate, which significantly limits their coupling efficiency. Here we propose a novel grating-coupling concept that utilizes a high-refractive-index upper cladding to frustrate radiation orders to the substrate by operating in a single-beam diffraction regime. To illustrate this concept, we report the design of an easily fabricable silicon surface grating coupler with an unprecedented coupling efficiency of -0.2 dB to a single-mode optical fiber. Furthermore, the proposed strategy allows us to design an evanescently coupled millimeter-long optical antenna with a coupling efficiency of -0.1 dB to free space. Additionally, an ultra-fast wavelength-tunable beam steering of 0.37°/nm is achieved, which corresponds to more than a 2.5-fold enhancement over comparable silicon antennas. These results represent a pathway for a new set of photonic integrated interfaces for applications in which high-efficiency chip-to-fiber and chip-to-free-space coupling is critical.
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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) | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».