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Far-field coupling in nanobeam photonic crystal cavities

Résumé

We optimized the far-field emission pattern of one-dimensional photonic crystal nanobeams by modulating the nanobeam width, forming a sidewall Bragg cross-grating far-field coupler. By setting the period of the cross-grating to twice the photonic crystal period, we showed using three-dimensional finite-difference time-domain simulations that the intensity extracted to the far-field could be improved by more than three orders of magnitude compared to the unmodified ideal cavity geometry. We then experimentally studied the evolution of the quality factor and far-field intensity as a function of cross-grating coupler amplitude. High quality factor (>4000) blue (lambda = 455 nm) nanobeam photonic crystals were fabricated out of GaN thin films on silicon incorporating a single InGaN quantum well gain medium. Micro-photoluminescence spectroscopy of sets of twelve identical nanobeams revealed a nine-fold average increase in integrated far-field emission intensity and no change in average quality factor for the optimized structure compared to the unmodulated reference. These results are useful for research environments and future nanophotonic light-emitting applications where vertical in-and out-coupling of light to nanocavities is required. Published by AIP Publishing.

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Near and far field
The near field and far field are regions of the electromagnetic (EM) field around an object, such as a transmitting antenna, or the result of radiation scattering off an object. Non-radiative near-field behaviors dominate close to the antenna or scattering object, while electromagnetic radiation far-field behaviors dominate at greater distances. Far-field E (electric) and B (magnetic) field strength decreases as the distance from the source increases, resulting in an inverse-square law for the radiated power intensity of electromagnetic radiation.
Qualité logicielle
En informatique et en particulier en génie logiciel, la qualité logicielle est une appréciation globale d'un logiciel, basée sur de nombreux indicateurs. La complétude des fonctionnalités, la correction et précision des résultats, la fiabilité, la tolérance de pannes, la facilité et la flexibilité de son utilisation, la simplicité, l'extensibilité, la compatibilité et la portabilité, la facilité de correction et de transformation, la performance, la cohérence et l'intégrité des informations qu'il contient sont tous des facteurs de qualité.
Facteur de qualité
vignette|Largeur de bande passante (B) versus la fréquence () Le facteur de qualité (ou facteur Q) d'un système est une mesure sans unité du taux d'amortissement d'un oscillateur. Q est défini de manière générale par un rapport d'énergie : où est l'énergie maximale contenue dans le système et est l'énergie dissipée par le système sur une période. Plus le facteur de qualité est élevé, plus les oscillations d'un résonateur libre vont perdurer.
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