分散エンジニアリングを伴う同心リング共振器のモデリング方法

科学分野:

• 集積フォトニクス
• 非線形光学
• 材料科学（窒化ケイ素）

背景:

• 同心リング共振器は、集積フォトニックデバイスの鍵となります。
• 分散エンジニアリングは、光伝搬と非線形効果を制御するために重要です。
• 従来の共振器の弱ガイドモードは、通常、正常分散を示します。

研究 の 目的:

• 分散エンジニアリングのための同心リング共振器の幾何学ガイド設計方法を導入すること。
• 新しいOPLマップを使用して位相整合ジオメトリを効率的に特定すること。
• 異常分散と明るいソリトンのサポートが可能な窒化ケイ素同心リング共振器を設計すること。

主な方法:

• 2Dラウンドトリップ光路長（OPL）マップを構築するための単一リングの固有モードシミュレーション。
• 位相整合ジオメトリと結合条件の体系的な特定。
• ソリトン形成を検証するためのLugiato-Lefever方程式（LLE）シミュレーション。

主要な成果:

• 実現可能なリングとギャップの組み合わせを効率的に特定するための2D OPLマップを開発しました。
• 弱ガイドモードで異常分散を示す50 nm厚のSi3N4同心リング共振器を設計しました。
• LLEシミュレーションにより、分散エンジニアリングされたモードでの明るいソリトンのサポートを確認しました。

結論:

• 幾何学ガイドOPLマップ法は、分散エンジニアリングのための同心リング共振器の設計を合理化します。
• 弱ガイドモードのエンジニアリングされた同心リング共振器では、異常分散と明るいソリトンの形成が可能です。
• 提案された方法は用途が広く、集積非線形フォトニクスのさまざまな材料や波長に適用可能です。