Efficient coupling between photonic waveguides and III-nitride quantum emitters in the UV-visible spectral range
Notice bibliographique
Résumé
In this study, we establish comprehensive design guidelines to maximize single-mode transmission by efficient coupling between a III-nitride quantum-dot-in-nanowire light emitter and a photonic waveguide in the ultraviolet-visible (UV-Vis) spectral range. Considering feasible epitaxial growth, deposition, and fabrication techniques, this study performs detailed electromagnetic simulations to identify the design limits of viable material systems suitable for monolithic integration of vertical III-nitride nanowires on standard ridge waveguides. We show that unlike systems operating in the near-infrared wavelengths, light coupling and transmission in the UV-Vis range are significantly constrained by substrate leakage and backreflection. Such constraints arise from refractive index contrast of the associated waveguide and substrate materials suitable for epitaxial growth and device fabrication. For optimized dimensions of the nanowire and waveguide structures, the maximum unimodal transmission for practical monolithic systems is ∼14% within the wavelength range of 300–500 nm. The theoretical transmission limit of the monolithic system is shown to be 35% with a substrate of unity refractive index. It has been shown that the best strategy of maximizing coupling between the emission mode of the vertical nanowire and the propagation mode of the planar ridge waveguide is to increase the refractive index contrast between the waveguide and substrate material. Based on these key findings, we propose heterogeneously integrated hybrid structures, which significantly exceeds the unimodal transmission limits of standard monolithic systems attainable with III-nitride material systems in the UV-Vis wavelengths.
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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 | 0,000 |
| 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 ».