Método de modelado para resonadores de anillos concéntricos con ingeniería de dispersión

Área de la Ciencia:

• Fotónica integrada
• Óptica no lineal
• Ciencia de materiales (Nitruro de silicio)

Sus antecedentes:

• Los resonadores de anillos concéntricos son clave para los dispositivos fotónicos integrados.
• La ingeniería de dispersión es crucial para controlar la propagación de la luz y los efectos no lineales.
• Los modos débilmente guiados en los resonadores convencionales típicamente exhiben dispersión normal.

Objetivo del estudio:

• Introducir un método de diseño guiado por geometría para la ingeniería de dispersión en resonadores de anillos concéntricos.
• Identificar geometrías en fase de forma eficiente utilizando un novedoso mapa OPL.
• Diseñar un resonador de anillos concéntricos de nitruro de silicio capaz de soportar dispersión anómala y solitones brillantes.

Principales métodos:

• Simulaciones de modos propios de anillos simples para construir un mapa 2D de longitud de trayectoria óptica (OPL) de ida y vuelta.
• Identificación sistemática de geometrías en fase y condiciones de acoplamiento.
• Simulaciones de la ecuación de Lugiato-Lefever (LLE) para verificar la formación de solitones.

Principales resultados:

• Desarrollamos un mapa 2D de longitud de trayectoria óptica (OPL) para la identificación eficiente de combinaciones factibles de anillos y huecos.
• Diseñamos un resonador de anillos concéntricos de Si3N4 de 50 nm de espesor que exhibe dispersión anómala en un modo débilmente guiado.
• Confirmamos el soporte de un solitón brillante en el modo de ingeniería de dispersión a través de simulaciones LLE.

Conclusiones:

• El método del mapa OPL guiado por geometría agiliza el diseño de resonadores de anillos concéntricos para la ingeniería de dispersión.
• La dispersión anómala y la formación de solitones brillantes son alcanzables en modos débilmente guiados de resonadores de anillos concéntricos diseñados.
• El método propuesto es versátil y aplicable a diversos materiales y longitudes de onda para la fotónica no lineal integrada.