Моделювання когерентного світла в модифікованому мікрокільцевому резонаторі
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe63.10.898Ключові слова:
quantum optics, mathematical physics, nonlinear optics, optical physics, microring resonatorАнотація
Використовуючи короткi гаусовi iмпульси вiд монохроматичного джерела свiтла як вхiднi, ми моделюємо розподiл фотонiв i аналiзуємо вихiднi сигнали нелiнiйного мiкрокiльцевого резонатора з двома нелiнiйними бiчними кiльцями. Ця конфiгурацiя називається Панда кiльцевий резонатор, який представляє собою модифiкований адитивний вiдвiдний фiльтр з двома фазовими модуляторами. Розглянуто орiєнтованi елементи зв’язку, якi характеризуються двома параметрами, коефiцiєнтом зв’язку за потужнiстю (к) i втратами потужностi (y). Нелiнiйний показник заломлення (N2) фазового модулятора впливає на центральне кiльце, що призводить до цiкавих наслiдкiв. Побудовано модель симуляцiї i представленi результати, отриманi з використанням комбiнацiї програм Lumerical FDTD i MODE. Фотони концептуально iнтерпретуються як хвильовi пакети. Обговорюються можливi додатки.
Посилання
I.S. Amiri, J. Ali, P.P. Yupapin. Enhancement of FSR and finesse using add/drop filter and PANDA ring resonator systems. Int. J. Mod. Phys. B 26, 1250034 (2012).
https://doi.org/10.1142/S0217979212500348
J.-T. Shen, S. Fan. Theory of single-photon transport in a single-mode waveguide. I. Coupling to a cavity containing a two-level atom. Phys. Rev. A 79, 023838 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.79.023838
W. Bogaerts, P.D. Heyn, T.V. Vaerenbergh, K.D. Vos, S.K. Selvaraja, T. Claes, P. Dumon, P. Bienstman, D.V. Thourhout, R. Baets. Silicon microring resonator. Laser Photon. Rev. 6, 47 (2011).
https://doi.org/10.1002/lpor.201100017
A.S. Prabhu, A. Tsay, Z. Han, V. Van. Extreme miniaturization of silicon add–drop microring filters for VLSI photonics applications. IEEE Photon. J 2, 436 (2010).
https://doi.org/10.1109/JPHOT.2010.2049831
P. Zhou, L. Zhang, Y. Tian, L. Yang. 10 GHz electrooptical OR/NOR directed logic device based on silicon micro-ring resonators. Opt. Lett. 39, 1937 (2014).
https://doi.org/10.1364/OL.39.001937
A. Malacarne, F. Gambini, S. Faralli, J. Klamkin, L. Poti. 3D integrated hybrid silicon laser. IEEE Photon. Technol. Lett. 26, 1042 (2014).
https://doi.org/10.1109/LPT.2014.2313040
F. Xia, S. Sekaric, Y.A. Vlasov. Mode conversion losses in silicon-on-insulator photonic wire based racetrack resonators. Opt. Exp. 14, 3872 (2006).
https://doi.org/10.1364/OE.14.003872
T. Phatharaworamet, C. Teeka, R. Jomtarak, S. Mitatha, P.P. Yupapin. Random binary code generation using dark-bright soliton conversion control within a Panda-ring resonator. Lightwave Technol. 28, 2804 (2013).
https://doi.org/10.1109/JLT.2010.2062488
P.P. Yupapin. Generalized quantum key distribution via micro ring resonator for mobile telephone networks. Optik 121, 422 (2010).
https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2008.07.030
I.S. Amiri, A. Afroozeh, M. Bahadoran. Simulation and analysis of multisoliton generation using a PANDA ring resonator system. Chin Phys Lett. 28, 104205 (2011).
https://doi.org/10.1088/0256-307X/28/10/104205
K. Padmaraju, D.F. Logan, X. Zhu, J.J. Ackert, A.P. Knights, K. Bergman. Integrated thermal stabilization of a microring modulator. Opt. Exp. 21, 14342 (2013).
https://doi.org/10.1364/OE.21.014342
S.J. Mason. Feedback theory-some properties of signal flow graphs. Proc. IRE 44, 920 (1975).
P.P. Yupapin, B. Vanishkorn. Mathematical simulation of light pulse propagating within a microring resonator system and applications. Applied Math. Model. 35, 1729 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.apm.2010.10.005
M. Bahadoran, J. Ali, P.P. Yupapin. Ultrafast all-optical switching using signal flow graph for PANDA resonator. Appl. Opt. 52, 2866 (2013).
https://doi.org/10.1364/AO.52.002866
J.W. Silverstone, R. Santaqati, D. Bonneau, M.J. Strain, M. Sorel, J.L. O'Brien, M.G. Thompson. Qubit entanglement between ring-resonator photon-pair sources on a silicon chip. Nat. Comm. 6, 7948 (2015).
https://doi.org/10.1038/ncomms8948
K. Kues, C. Reimer, P. Roztocki, L.R. Cortes, S. Sciara, B. Wetzel, Y. Zhang, A. Cino, S.T. Chu, B.E. Little, D.J. Moss, L. Caspani. On-chip generation of high-dimensional entangled quantum states and their coherent control. Nature 546, 622 (2017).
https://doi.org/10.1038/nature22986
F. Sedlimeir, M.R. Foreman, U. Vogl, R. Zeltner, G. Schunk, D.V. Strekalov, C. Marquardt, G. Leuchs, H.G.L. Schwefel. On-chip multiplexed multiple entanglement sources in a single silicon nanowire. Phys. Rev. Appl. 7, 024029 (2017).
P. Phatharacorn, S. Chiangga, P. Yupapin. Analytical and simulation results of a triple micro whispering gallery mode probe system for a 3D blood flow rate sensor. Appl. Opt. 55, 9504 (2016).
https://doi.org/10.1364/AO.55.009504
W. Pongruengkiat, S. Pechprasarn. Whispering-gallery mode resonators for detecting cancer. Sensors 17, 2095 (2017).
https://doi.org/10.3390/s17092095
Q.L. Tran, P. Yupapin. Formalism of photons in a non-linear microring resonator. Proceeding of SPIE 10714, 107140M (2018).
VarFDTD, Lectures Notes, available at https://emlab.utep.edu/ee5390fdtd.htm, Accessed on 10 December, 2018.
Lumerical. https://kb.lumerical.com/en/solvers_varfdtd.html, Accessed on December 10, 2018.
Lumerical's 2.5 FDTD propagation method, https://www.lumerical.com/support/whitepaper/2.5d_fdtd_propagation_method.html, Accessed on December 10, 2018.
M. Hammer, O.V. Ivanova. Effective index approximations of photonic crystal slabs: A 2-to-1-D assessment. Optical and Quantum Electronics 41 (4), 267 (2009).
https://doi.org/10.1007/s11082-009-9349-3
A.W. Snyder, J.D. Love. Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, 1983).
D.R. Smith, D.C. Vier, Th. Koschny, C.M. Soukoulis. Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials. Phys. Rev. E 71, 036617 (2005).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
