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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Switching light is one of the most fundamental functions of an optical circuit. As such, optical switches are a major research topic in photonics, and many types of switches have been realized. Most optical switches operate by imposing a phase shift between two sections of the device to direct light from one port to another, or to switch it on and off, the major constraint being that typical refractive index changes are very small. Conventional solutions address this issue by making long devices, thus increasing the footprint, or by using resonant enhancement, thus reducing the bandwidth. We present a slow-light-enhanced optical switch that is 36 times shorter than a conventional device for the same refractive index change and has a switching length of 5.2 microm.

Ultracompact and low-power optical switch based on silicon photonic crystals.

Wechsel von Licht ist eine der grundlegendsten Funktionen einer optischen Schaltung. Als solche optische Schalter sind ein wichtiger Forschungsthema in Photonics, und viele Arten von Schaltern verwirklicht wurden. Die meisten optische Schalter funktionieren zur Einf&uuml;hrung einer Phasenverschiebung zwischen beiden Abschnitten des Ger&auml;ts Licht von einem Hafen zum anderen zu lenken oder um ihn einzuschalten ein- und ausschalten, die gro&szlig;e Einschr&auml;nkung ist, dass typische Brechungsindex &Auml;nderungen sehr klein sind. Konventionelle L&ouml;sungen beheben dieses Problem durch Herstellung lange Ger&auml;te, wodurch sich des Fu&szlig;abdrucks, oder mithilfe von resonanten Verbesserung, wodurch die Bandbreite. Wir pr&auml;sentieren einen langsam-Licht-verbesserte optischen Schalter, der 36 mal k&uuml;rzer als ein herk&ouml;mmliches Ger&auml;t f&uuml;r die gleiche &Auml;nderung der Brechzahl und hat eine switching L&auml;nge von 5,2 Microm.

Ultrakompakt und stromsparende optische Schalter basierend auf Silizium Photonische Kristalle.

Wir pr&auml;sentieren ein systematisches Verfahren zum Entwerfen von &quot;flache B&auml;nder&quot; von Photonischer Kristall Wellenleiter f&uuml;r langsame Lichtausbreitung. Das Verfahren soll den Gruppe Index - Bandbreite-Produkt durch Umstecken der ersten beiden Zeilen der L&ouml;cher W1 Linie maximieren defekt Photonischer Kristall Wellenleiter. Ein nahezu konstante Gruppe Index - Bandbreite-Produkt ist f&uuml;r Gruppe-Indizes von 30-90 und als Beispiel erreicht, experimentell zeigen wir flache Band langsam Licht bei nahezu gleichbleibenden Gruppe-Indizes von 32,5, 44 und 49 &uuml;ber 14 nm, 11 nm und 9,5 nm Bandbreite um 1550 nm, beziehungsweise.

Systematische Gestaltung der flachen Band langsam Licht in Photonischer Kristall Wellenleiter.

We present a systematic procedure for designing "flat bands" of photonic crystal waveguides for slow light propagation. The procedure aims to maximize the group index - bandwidth product by changing the position of the first two rows of holes of W1 line defect photonic crystal waveguides. A nearly constant group index - bandwidth product is achieved for group indices of 30-90 and as an example, we experimentally demonstrate flat band slow light with nearly constant group indices of 32.5, 44 and 49 over 14 nm, 11 nm and 9.5 nm bandwidth around 1550 nm, respectively.

Systematic design of flat band slow light in photonic crystal waveguides.

We demonstrate the spectral and spatial reconfigurability of photonic crystal double-heterostructure cavities in silicon by microfluidic infiltration of selected air holes. The lengths of the microfluidic cavities are changed by adjusting the region of infiltrated holes in steps of several microns. We systematically investigate the spectral signature of these cavities, showing high Q-factor resonances for a broad range of cavity lengths. The fluid can be removed by immersing the device in toluene, offering complete reconfigurability. Our cavity writing technique allows for tolerances in the infiltration process and provides flexibility as it can be employed at any time after photonic crystal fabrication.

Reconfigurable microfluidic photonic crystal slab cavities.

Wir demonstrieren die spektrale und r&auml;umliche Rekonfigurierbarkeit von Photonischer Kristall Doppel-Heterostrukturen Hohlr&auml;umen im Silizium durch mikrofluidische Infiltration der ausgew&auml;hlten Luftl&ouml;cher. Die L&auml;ngen der Microfluidic Hohlr&auml;ume werden ge&auml;ndert, durch Anpassen der Region infiltrierte L&ouml;cher in Schritten von mehreren Mikrometern. Wir untersuchen systematisch die spektrale Signatur diese Hohlr&auml;ume, zeigen hohe Q-Faktor-Resonanzen f&uuml;r eine breite Palette von Hohlraum L&auml;ngen. Die Fl&uuml;ssigkeit kann entfernt werden, indem man das Ger&auml;t in Toluol, bietet komplette Rekonfigurierbarkeit. Unsere Hohlraum schreiben Technik erm&ouml;glicht Toleranzen in der Infiltrationsvorgang und bietet Flexibilit&auml;t, da es jederzeit nach Photonischer Kristall Fertigung eingesetzt werden kann.

Rekonfigurierbare mikrofluidische Photonischer Kristall Platte Hohlr&auml;ume.

We demonstrate postprocessed microfluidic double-heterostructure cavities in silicon-based photonic crystal slab waveguides. The cavity structure is realized by selective fluid infiltration of air holes using a glass microtip, resulting in a local change of the average refractive index of the photonic crystal. The microcavities are probed by evanescent coupling from a silica nanowire. An intrinsic quality factor of 57,000 has been derived from our measurements, representing what we believe to be the largest value observed in microfluidic photonic crystal cavities to date.

High-Q microfluidic cavities in silicon-based two-dimensional photonic crystal structures.

Wir zeigen postprocessed mikrofluidische Doppel-Heterostrukturen Hohlr&auml;ume in Silizium-basierten Photonischer Kristall Tafel Wellenleiter. Die Hohlraum-Struktur wird durch selektive Fl&uuml;ssigkeit Eindringen von Luft-L&ouml;cher mit einem Glas Microtip, eine lokale Ver&auml;nderung von der durchschnittlichen Brechungsindex von Photonischer Kristall realisiert. Die Mikrokavit&auml;ten sind mit fl&uuml;chtig Kupplung ein Kiesels&auml;ure-Nanodraht durchsucht. Eine systeminterne Qualit&auml;tsfaktor von 57.000 hat abgeleitet aus unseren Messungen, darstellt, was wir glauben, dass der gr&ouml;&szlig;te Wert in mikrofluidische Photonischer Kristall Hohlr&auml;ume bisher beobachtet werden.

Hoch-Q mikrofluidische Hohlr&auml;ume in Silizium-basierten zweidimensionaler Photonischer Kristall-Strukturen.

We report nonlinear measurements on 80microm silicon photonic crystal waveguides that are designed to support dispersionless slow light with group velocities between c/20 and c/50. By launching picoseconds pulses into the waveguides and comparing their output spectral signatures, we show how self phase modulation induced spectral broadening is enhanced due to slow light. Comparison of the measurements and numerical simulations of the pulse propagation elucidates the contribution of the various effects that determine the output pulse shape and the waveguide transfer function. In particular, both experimental and simulated results highlight the significant role of two photon absorption and free carriers in the silicon waveguides and their reinforcement in the slow light regime.

Slow light enhancement of nonlinear effects in silicon engineered photonic crystal waveguides.

Wir berichten Nichtlineare Messungen &uuml;ber 80microm Silizium Photonischer Kristall Wellenleiter, die dispersionless langsam Licht mit Gruppe Geschwindigkeiten zwischen c/20 und c/50 unterst&uuml;tzen sollen. Picosekunden Impulse in den Wellenleiter und vergleichen ihre Ausgabe spektralen Signaturen, wir zeigen, wie selbst Phasenmodulation wird die induzierte spektralen Verbreiterung durch langsames Licht verbessert. Vergleich von Messungen und numerischen Simulationen der Puls Ausbreitung erl&auml;utert den Beitrag der verschiedenen Effekte, die die Ausgabe-Impulsform und die Waveguide-&Uuml;bertragungsfunktion bestimmen. Insbesondere markieren sowohl experimentelle als auch simulierte Ergebnisse die bedeutende Rolle der zwei PHOTONENABSORPTION und freie Tr&auml;ger in der Silizium-Wellenleiter und ihre Verst&auml;rkung in das langsame Licht Regime.

Langsam leichte Verbesserung der nichtlinearen Effekte in Silizium entwickelt Photonischer Kristall Wellenleiter.

Wir pr&auml;sentieren einen Polarisations-Konverter mit eindimensionalen Gitter Prinzipien. Das Ger&auml;t basiert auf schr&auml;ge Schlitze, die tief in einem InP/InGaAsP-Heterostrukturen ge&auml;tzt. Fast vollst&auml;ndige Polarisation-Konvertierung, mit einem 14 dB-Aussterben-Verh&auml;ltnis ist f&uuml;r ein Ger&auml;t beobachtet lange weniger als 2 Microm.

Kompakte Polarisation-Konverter in InP-basierte Material.

We present a polarization converter using one-dimensional grating principles. The device is based on slanted slots etched deeply into an InP/InGaAsP heterostructure. Almost complete polarization conversion, with a 14 dB extinction ratio, is observed for a device less than 2 microm long.

Compact polarization converter in InP-based material.

We examine the effects of disorder on propagation loss as a function of group velocity for W1 photonic crystal (PhC) waveguides. Disorder is deliberately and controllably introduced into the photonic crystal by pseudo-randomly displacing the holes of the photonic lattice. This allows us to clearly distinguish two types of loss. Away from the band-edge and for moderately slow light (group velocity c/20-c/30) loss scales sub-linearly with group velocity, whereas near the band-edge, reflection loss increases dramatically due to the random and local shift of the band-edge. The optical analysis also shows that the random fabrication errors of our structures, made on a standard e-beam lithography system, are below 1 nm root mean square.

Dependence of extrinsic loss on group velocity in photonic crystal waveguides.

Wir untersuchen die Auswirkungen der St&ouml;rung auf Vermehrung Verlust als Funktion der Gruppengeschwindigkeit f&uuml;r W1 Photonischer Kristall (PhC) Wellenleiter. St&ouml;rung ist absichtlich und Seilbremsen in der Photonischer Kristall eingef&uuml;hrt, randomly verschiebt die L&ouml;cher der photonischen Gitter. Dies erlaubt uns, zwei Arten von Verlust klar zu unterscheiden. Von der Band-Kante und f&uuml;r m&auml;&szlig;ig Licht (Gruppe Geschwindigkeit c/20-c/30) skaliert Verlust sub-linearly mit Gruppengeschwindigkeit, w&auml;hrend nahe am Band-Rand sich Reflexion Verlust aufgrund der zuf&auml;lligen und lokale Verschiebung der Band-Rand drastisch erh&ouml;ht. Die optische Analyse zeigt auch, dass die zuf&auml;lligen Herstellung Fehler unserer Strukturen sind auf einem standard e-Beam Lithografie System, unter 1 nm-Root-Mean-Square.

Abh&auml;ngigkeit von der extrinsischen Verlust Gruppengeschwindigkeit in Photonischer Kristall Wellenleiter.

We report the design, fabrication, and characterization of a new nanophotonic device comprising a two-dimensional photonic crystal (PhC) lens of size 3x4 microm fabricated in silicon-on-insulator. The PhC lens is put at the output of a planar waveguide of width 4.5 microm to couple light into a planar waveguide of width 1 microm, with two waveguides being of length 5 mm. A 1 microm off-axis displacement of the smaller waveguide leads to an 8-fold reduction of output light intensity, which means that the focal spot size at output of the PhC lens in silicon is less than 1 microm. The simulation has shown that the PhC lens has maximal transmittance at 1.55 microm, with the coupling efficiency being 73%. The focal spot size of the lens in air calculated at the FWHM is 0.32lambda (where lambda is the wavelength).

Photonic crystal lens for coupling two waveguides.

Wir berichten &uuml;ber Design, Herstellung und Charakterisierung von ein neues nanophotonischen-Ger&auml;t, bestehend aus einem zweidimensionalen Photonischer Kristall (PhC) Objektiv der Gr&ouml;&szlig;e 3 x 4 Microm hergestellt in Silicon-on-Insulator. Die PhC-Linse auf gelegt wird am Ausgang eine planare Wellenleiter Breite 4.5 Microm paar Licht eine planare Wellenleiter Breite 1 Microm, wobei zwei Wellenleiter, L&auml;nge 5 mm. 1 Microm achsversetzten Wasserverdr&auml;ngung der kleineren Waveguide f&uuml;hrt zu einer 8-fold Reduzierung der Ausgabe Lichtst&auml;rke, was bedeutet, dass die fokale Spotgr&ouml;&szlig;e am Ausgang der PhC-Linse aus Silikon weniger als 1 Microm. Die Simulation hat gezeigt, dass die PhC-Linse maximale Lichtdurchl&auml;ssigkeit bei 1,55 Microm, mit der Kupplung-Effizienz wird 73 %. Die fokale Spotgr&ouml;&szlig;e der Linse in der Luft berechnet die FWHM ist 0.32lambda (wo Lambda die Wellenl&auml;nge).

Photonischer Kristall-Objektiv zur Kopplung von zwei Wellenleiter.

We directly investigate both experimentally and numerically the influence of optical nonlinear loss dynamics on a silicon waveguide based all-optical device. The dynamics of these nonlinear losses are explored through the analysis of optical limiting of an amplitude distorted 10 Gbit/s signal in a slow-light silicon photonic crystal waveguide. As the frequency of the distortion approaches the free-carrier recombination rate, free-carrier absorption reaches a steady state, leaving two-photon absorption the dominant dynamic nonlinear loss. Our results highlight the importance of engineering the free-carrier lifetime in silicon waveguides for high speed all-optical processing applications.

Nonlinear loss dynamics in a silicon slow-light photonic crystal waveguide.

Wir untersuchen sowohl direkt experimentell und numerisch der Einfluss der optischen nichtlineare Verlust Dynamik auf einem Silizium-Waveguide-basierten rein optisches Ger&auml;t. Die Dynamik dieser nichtlinearen Verluste werden durch die Analyse der optischen Begrenzung eine Amplitude verzerrt erforscht 10 Gbit/s-Signal in ein langsam-Licht Silizium Photonischer Kristall Wellenleiter. Die H&auml;ufigkeit der Verzerrung die frei-Carrier Recombination Rate n&auml;her r&uuml;ckt, erreicht frei Frachtf&uuml;hrer Resorption ein Steady-State, verlassen zwei-Photonen-Absorption des dominanten dynamischen nichtlinearen Verlusts. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der technischen Lebensdauer frei Frachtf&uuml;hrer in Silizium Wellenleiter f&uuml;r high-Speed-rein optischen Bildverarbeitungs-Anwendungen.

Nichtlineare Verlust Dynamik in einem Silizium langsam-Licht Photonischer Kristall Wellenleiter.

Photonic crystal formed by the imaginary part of the refractive index.

Photonischer Kristall durch den imagin&auml;ren Teil des Brechungsindexes gebildet.

We present the first demonstration of frequency conversion by simultaneous second- and third-harmonic generation in a silicon photonic crystal nanocavity using continuous-wave optical excitation. We observe a bright dual wavelength emission in the blue/green (450-525 nm) and red (675-790 nm) visible windows with pump powers as low as few microwatts in the telecom bands, with conversion efficiencies of âˆ¼ 10 (-5) /W and âˆ¼ 10/ W(2) for the second- and third-harmonic, respectively. Scaling behaviors as a function of pump power and cavity quality-factor are demonstrated for both second- and third order processes. Successful comparison of measured and calculated emission patterns indicates that third-harmonic is a bulk effect while second-harmonic is a surface-related effect at the sidewall holes boundaries. Our results are promising for obtaining practical low-power, continuous-wave and widely tunable multiple harmonic generation on a silicon chip.

Low-power continuous-wave generation of visible harmonics in silicon photonic crystal nanocavities.

Wir pr&auml;sentieren die erste Demonstration einer Frequenz durch gleichzeitige zweite und dritte-harmonische Generation in einer Silizium-Photonischer Kristall-Nanocavity mit Modul optische Anregung. Wir beobachten eine helle dual Wellenl&auml;nge-Emission in die blau/gr&uuml;n (450-525 nm) und rot (675-790 nm) sichtbaren Fenster mit Pumpe Befugnisse so niedrig wie wenigen Mikrowatt in den Telekom-Bands mit Conversion-Effizienz von &sim; 10 (-5) / w und &sim; 10 / W(2) f&uuml;r die zweite und dritte-harmonische bzw.. Skalierung Verhalten als Funktion der Pumpe macht und Hohlraum-Qualit&auml;tsfaktor sind demonstrierten f&uuml;r beide Sekunde- und drittens, um Prozesse. Erfolgreiche Vergleich der gemessenen und berechneten Emissionen Muster zeigt, dass Dritte-harmonische eine Massen-Wirkung ist, w&auml;hrend zweite-harmonische einer oberfl&auml;chenorientierten Effekt an der Seitenwand L&ouml;cher Grenzen. Unsere Ergebnisse sind vielversprechend f&uuml;r den Erhalt der praktischen Low-Power, das Modul und weit tunable mehrere harmonische Erzeugung auf einem Siliziumchip.

Low-Power Modul Generation sichtbar Oberschwingungen in Silizium Photonischer Kristall Nanocavities.

We demonstrate low loss photonic crystal waveguides in chalcogenide (Ge(33)As(12)Se(55)) glasses. The measured losses are as low as 21 dB/cm. We experimentally determine the refractive index of the thin film chalcogenide glass to be n = 2.6 and demonstrate that dispersion engineering can be performed up to a group index of ng = 40 in this relatively low refractive index contrast system.

Fabrication of low loss dispersion engineered chalcogenide photonic crystals.

Wir demonstrieren verlustarm Photonischer Kristall Wellenleiter in Chalkogenid (Ge(33)As(12)Se(55)) Gl&auml;ser. Die gemessenen Verluste sind so niedrig wie 21 dB/cm. Wir experimentell bestimmen, der Brechungsindex von der D&uuml;nnschicht-Chalkogenidgl&auml;ser sein n = 2.6 und zeigen, dass die Dispersion Technik bis zu einer Gruppe Index ng ausgef&uuml;hrt werden kann = 40 in diesem relativ niedrigen Brechungsindex-Kontrast-System.

Herstellung von verlustarm Dispersion entwickelt Chalkogenid Photonische Kristalle.

We demonstrate continuous wave four-wave mixing in silicon photonic crystal waveguides of 396 Î¼m length with a group index of ng=30. The highest observed conversion efficiency is -24 dB for 90 mW coupled input pump power. The key question we address is whether the predicted fourth power dependence of the conversion efficiency on the slowdown factor (Î·â‰ˆS4) can indeed be observed in this system, and how the conversion efficiency depends on device length in the presence of propagation losses. We find that the expected dependencies hold as long as both realistic losses and the variation of mode shape with slowdown factor are taken into account. Having achieved a good agreement between a simple analytical model and the experiment, we also predict structures that can achieve the same conversion efficiency as already observed in nanowires for the same input power, yet for a device length that is 50 times shorter.

Four-wave mixing in photonic crystal waveguides: slow light enhancement and limitations.

Wir demonstrieren, continuous wave vier-Wellen-Mischung in Silizium Photonischer Kristall Wellenleiter 396 &mu;m L&auml;nge mit einem Konzern-Index von ng = 30. Die beobachteten h&ouml;chsten Wirkungsgrad ist-24 dB f&uuml;r 90 mW gekoppelt Eingang Pumpe macht. Die entscheidende Frage, die wir ansprechen ist ob die vorhergesagten vierte macht Abh&auml;ngigkeit der Umwandlungswirkungsgrad von der Verlangsamung-Faktor (&eta;&asymp;S4) in der Tat in diesem System beobachten kann und wie der Wirkungsgrad h&auml;ngt von L&auml;nge der Ger&auml;te in Anwesenheit von Vermehrung Verluste. Wir finden, dass die erwarteten Abh&auml;ngigkeiten zu halten, solange realistische Verluste und die Variation der Modus Form mit Verlangsamung Faktor ber&uuml;cksichtigt werden. Ein gutes Abkommen zwischen einem einfachen analytischen Modell und das Experiment erreicht zu haben, Vorhersagen wir auch Strukturen, die den gleichen Wirkungsgrad als bereits beobachteten in Nanodr&auml;hte f&uuml;r die gleiche Leistung, aber f&uuml;r ein Ger&auml;t L&auml;nge betr&auml;gt 50 mal k&uuml;rzer zu erreichen.

Vier-Wellen in Hohlleitern Photonischer Kristall mischen: leichte Verbesserung und Einschr&auml;nkungen verlangsamen.

Wir zeigen rein optischen demultiplexing von eine hohe Bandbreite, Time Division multiplexing 160 Gbit/s-Signal auf 10 Gbit/s-Kan&auml;le, Nutzung langsam leicht verbesserte vier-Wellen mischen in einer Dispersion entwickelt, 96 &mu;m lange planarer Photonischer Kristall Wellenleiter. Wir berichten fehlerfrei (Bitfehlerrate &lt; 10&#x207B;&#x2079;) Betrieb aller 16 demultiplexed Kan&auml;le, mit einer Kraft-Strafe von 2.2-2.4 dB, Hervorhebung das Potenzial dieser Strukturen als Plattform f&uuml;r ultrakompakte rein optischen nichtlinearer Prozesse.

Ultrakompakter 160 Gbaud rein optischen demultiplexing langsam Licht in eine manipulierte Silizium Photonischer Kristall Waveguide ausnutzen.

We demonstrate all-optical demultiplexing of a high-bandwidth, time-division multiplexed 160 Gbit/s signal to 10 Gbit/s channels, exploiting slow light enhanced four-wave mixing in a dispersion engineered, 96 Î¼m long planar photonic crystal waveguide. We report error-free (bit error rate<10â»â¹) operation of all 16 demultiplexed channels, with a power penalty of 2.2-2.4 dB, highlighting the potential of these structures as a platform for ultracompact all-optical nonlinear processes.

Ultracompact 160 Gbaud all-optical demultiplexing exploiting slow light in an engineered silicon photonic crystal waveguide.

We demonstrate third-harmonic generation (THG) in a dispersion-engineered slow-light photonic crystal waveguide fabricated in AMTIR-1 chalcogenide glass. Owing to the relatively low loss and low dispersion in the slow-light (c/30) regime, combined with the high nonlinear figure of merit of the material (âˆ¼2), we obtain a relatively large conversion efficiency (1.4Ã—10(-8)/W(2)), which is 30Ã— higher than in comparable silicon waveguides, and observe a uniform visible light pattern along the waveguide. These results widen the number of applications underpinned by THG in slow-light platforms, such as the direct observation of the spatial evolution of the propagating mode.

Third-harmonic generation in slow-light chalcogenide glass photonic crystal waveguides.

Wir demonstrieren die dritte-harmonische Erzeugung (THG) in einer Dispersion entwickelte langsam-Licht Photonischer Kristall-Waveguide hergestellt in Chalkogenidgl&auml;ser AMTIR-1. Aufgrund der relativ geringen Verlust und geringe Dispersion im langsam-Licht (c/30) Regime kombiniert mit der hohen nichtlineare Abbildung Verdienstorden des Materials (&sim;2) erhalten wir einen relativ gro&szlig;en Umwandlungswirkungsgrad (1.4&times;10(-8)/W(2)), die 30 &times; h&ouml;her als bei vergleichbaren Silizium Wellenleiter, und eine einheitliche sichtbaren Licht Muster entlang der Wellenleiter zu beobachten. Diese Ergebnisse erweitern die Anzahl der Anwendungen, die durch THG in langsam-Licht-Plattformen, wie z. B. die direkte Beobachtung der r&auml;umlichen Entwicklung des Weitergabe-Modus unterst&uuml;tzt.

Dritte-harmonische-Generation in langsam-Licht Chalkogenid Glas Photonischer Kristall Wellenleiter.

We report the generation of correlated photon pairs in the telecom C-band at room temperature from a dispersion-engineered silicon photonic crystal waveguide. The spontaneous four-wave mixing process producing the photon pairs is enhanced by slow-light propagation enabling an active device length of less than 100â€‰Î¼m. With a coincidence to accidental ratio of 12.8 at a pair generation rate of 0.006 per pulse, this ultracompact photon pair source paves the way toward scalable quantum information processing realized on-chip.

Slow-light enhanced correlated photon pair generation in a silicon photonic crystal waveguide.

Wir berichten die Generation der korrelierte Photonen-Paare in der Telekom C-Band bei Raumtemperatur aus einer Dispersion entwickelte Silizium Photonischer Kristall Wellenleiter. Die spontane vier-Wellen-Mischverfahren produzieren die Photon-Paare wird durch Vermehrung der langsam-Licht erm&ouml;glicht eine aktives Ger&auml;t-L&auml;nge von weniger als 100 &mu;m verbessert. Mit Zufall zu zuf&auml;lligen Verh&auml;ltnis von 12,8 mit ein paar Generation Rate von 0,006 pro Puls ebnet diese ultrakompakte Photon-paar-Quelle den Weg zu skalierbaren Quanten-Informationsverarbeitung realisiert on-Chip.

Langsam-Licht verbessert korreliert Photon-paar-Generation in einem Silizium-Photonischer Kristall-Waveguide.

We report efficient four-wave mixing in dispersion engineered slow light silicon photonic crystal waveguides with a flat band group index of n<sub>g</sub> = 60. Using only 15 mW continuous wave coupled input power, we observe a conversion efficiency of -28 dB. This efficiency represents a 30 dB enhancement compared to a silicon nanowire of the same length. At higher powers, thermal redshifting due to linear absorption was found to detune the slow light regime preventing the expected improvement in efficiency. We then overcome this thermal limitation by using oxide-clad waveguides, which we demonstrate for group indices of n<sub>g</sub> = 30. Higher group indices may be achieved with oxide clad-waveguides, and we predict conversion efficiencies approaching -10 dB, which is equivalent to that already achieved in silicon nanowires but for a 50x shorter length.

Four-wave mixing in slow light photonic crystal waveguides with very high group index.

Wir berichten, effiziente vier-Wellen-Mischung mit Dispersion entwickelt langsam Licht Silizium Photonischer Kristall Wellenleiter mit einem flachen Band Gruppe Index von n &lt;sub&gt;g&lt;/sub&gt; = 60. Mit nur 15 mW continuous wave gekoppelte Eingangsleistung, beobachten wir einen Umwandlungswirkungsgrad von-28 dB. Diese Effizienz stellt eine 30 dB Verbesserung im Vergleich zu einer Silizium-Nanodr&auml;hten gleicher L&auml;nge. Bei h&ouml;heren M&auml;chte wurde thermische Redshifting wegen linearen Absorption festgestellt, dass das langsame Licht Regime verhindert die erwartete Verbesserung Effizienz detune. Dann &uuml;berwinden wir diese thermische Einschr&auml;nkung mithilfe von oxid-clad Hohlleitern, die wir f&uuml;r die Gruppe Indizes n &lt;sub&gt;g&lt;/sub&gt; nachweisen = 30. H&ouml;here Gruppe Indizes mit Oxid-Radiator-Hohlleitern erreicht werden k&ouml;nnen, und wir vorhersagen Conversion-Effizienz, die Ann&auml;herung an-10 dB, die entspricht, die bereits in Silizium-Nanodr&auml;hte aber 50 x k&uuml;rzere L&auml;nge erreicht.

Article	Year
Ultracompact and low-power optical switch based on silicon photonic crystals. Optics letters\| PubMed ID: 18197221	2008
Systematic design of flat band slow light in photonic crystal waveguides. Optics express\| PubMed ID: 18545325	2008
Reconfigurable microfluidic photonic crystal slab cavities. Optics express\| PubMed ID: 18825225	2008
High-Q microfluidic cavities in silicon-based two-dimensional photonic crystal structures. Optics letters\| PubMed ID: 18830353	2008
Slow light enhancement of nonlinear effects in silicon engineered photonic crystal waveguides. Optics express\| PubMed ID: 19219198	2009
Compact polarization converter in InP-based material. Optics express\| PubMed ID: 19498491	2005
Dependence of extrinsic loss on group velocity in photonic crystal waveguides. Optics express\| PubMed ID: 19550581	2007
Photonic crystal lens for coupling two waveguides. Applied optics\| PubMed ID: 19571929	2009
Nonlinear loss dynamics in a silicon slow-light photonic crystal waveguide. Optics letters\| PubMed ID: 20364221	2010
Photonic crystal formed by the imaginary part of the refractive index. Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)\| PubMed ID: 20446300	2010
Low-power continuous-wave generation of visible harmonics in silicon photonic crystal nanocavities. Optics express\| PubMed ID: 21165010	2010
Fabrication of low loss dispersion engineered chalcogenide photonic crystals. Optics express\| PubMed ID: 21369015	2011
Four-wave mixing in photonic crystal waveguides: slow light enhancement and limitations. Optics express\| PubMed ID: 21369277	2011
Ultracompact 160 Gbaud all-optical demultiplexing exploiting slow light in an engineered silicon photonic crystal waveguide. Optics letters\| PubMed ID: 21540983	2011
Third-harmonic generation in slow-light chalcogenide glass photonic crystal waveguides. Optics letters\| PubMed ID: 21808323	2011
Slow-light enhanced correlated photon pair generation in a silicon photonic crystal waveguide. Optics letters\| PubMed ID: 21886228	2011
Four-wave mixing in slow light photonic crystal waveguides with very high group index. Optics express\| PubMed ID: 23038300	2012

Liam O'Faolain

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