助理优化大型介电元表面,用于增强Purcell因子和定向光子发射
Erfan Khoram1, Zongfu Yu1, S Ali Hassani Gangaraj2
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Wisconsin Madison, Madison, Wisconsin 53706, United States.
ACS omega
|June 17, 2024
概括
本研究介绍了一种用于设计大型元表面的新型拓优化方法. 这些超表面有效地增强光的提取和直接光子从量子源的纳米光子应用程序.
科学领域:
- 量子光学就是一个量子光学.
- 纳米光子学 纳米光子学
- 地表表面设计设计.
背景情况:
- 从量子源有效提取光子对于量子技术至关重要.
- 现有的小光圈装置在定向性和光导方面存在局限性.
- 大型超表面在纳米光子系统中提供了提高性能的潜力.
研究的目的:
- 为设计大型光提取器开发一个基于辅助的拓优化方法.
- 为了提高自发发射率,并从量子转换中结合光子.
- 为提高纳米光子系统性能,创建全介电元表面.
主要方法:
- 基于adjoint的拓优化,用于超表面设计.
- 对于在 λ = 600 nm 的量子转换的全介电元表面的设计.
- 对自发发射增强和光子束聚合的分析.
主要成果:
- 与真空相比,实现了自发发射的宽带增强高达10倍.
- 演示了超表面,该光束将提取的光线射入一个狭窄的形 (±10°).
- 成功地将光线沿着预定义的方向引导.
结论:
- 提出的优化方法使得能够设计高效的大面积光吸收器.
- 全介电超表面显著提高自发发射和控制光子的方向性.
- 这项工作推动了用于量子应用的纳米光子系统的发展.
