Концепция миниатюрного полностью оптического пространственного переключателя на основе эффекта фотонного крючка

Концепция миниатюрного полностью оптического пространственного переключателя на основе эффекта фотонного крючка

Автор: Гейнц Юрий Эльмарович, Минин Олег Владиленович, Минин Игорь Владиленович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 6 т.45, 2021 года.

Бесплатный доступ

В статье обсуждаются основные свойства новой концепции полностью оптического диэлектрического двухканального селективного по длине волны коммутатора на основе эффекта фотонного крючка. Рассмотрен прототип такого устройства на диэлектрических микроструктурах с нарушенной симметрией как геометрической формы, так и оптических свойств без применения микромеханических устройств или нелинейных материалов. Благодаря уникальному свойству фотонного крючка изменять свою кривизну в зависимости от длины волны светового облучения, данный переключатель является перспективным кандидатом для реализации оптической коммутации в современной оптоэлектронике и миниатюрных устройствах «на чипе». На основе численного FDTD-моделирования показано, что оптическая изоляция коммутируемых каналов для переключателя с линейными размерами около (6l)3 на базе Янус-частицы может достигать примерно 18 - 20 дБ в диапазоне длин волн 1,5 - 1,9 мкм.

Еще

Оптический переключатель, янус-частица, фотонный крючок, переключатель

Короткий адрес: https://sciup.org/140290282

IDR: 140290282   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-926

Список литературы Концепция миниатюрного полностью оптического пространственного переключателя на основе эффекта фотонного крючка

  • El-Bawab, T.S. Optical switching / T.S. El-Bawab. - Boston, MA: Springer, 2006. - DOI: 10.1007/0-387-29159-8.
  • Cheng, Q. Recent advances in optical technologies for data centers: a review / Q. Cheng, M. Bahadori, M. Glick, S. Rumley, K. Bergman // Optica. - 2018. - Vol. 5. -P. 1354-1370. - DOI: 10.1364/OPTICA.5.001354.
  • Stabile, R. Integrated optical switch matrices for packet data networks / R. Stabile, A. Albores-Mejia, A. Rohit [et al.] // Microsystems and Nanoengineering. - 2016. - Vol. 2. -15042. - DOI: 10.1038/micronano.2015.42.
  • Cheng, Z. On-chip photonic synapse / Z. Cheng, C. Ríos, W.H.P. Pernice, C.D. Wright, H. Bhaskaran // Science Advances. - 2017. - Vol. 3, Issue 9. - e1700160. - DOI: 10.1126/sciadv.1700160.
  • Virgilio, M. CMOS-compatible optical switching concept based on strain-induced refractive-index tuning / M. Virgilio, B. Witzigmann, G. Bolognini, S. Guha, T. Schroeder, G. Capellini // Optics Express. - 2015. - Vol. 23, Issue 5. -P. 5930-5940. - DOI: 10.1364/OE.23.005930.
  • Ravel, K. Optical switch matrix development for new concepts of photonic based flexible telecom payloads / K. Ravel, C. Koechlin, E. Prevost, T. Bomer, R. Poirier, L. Tonck, G. Guinde, M. Beaumel, N. Parsons, M. Enrico, S. Barker // Proceedings of SPIE. - 2018. - Vol. 11180. -111803H. - DOI: 10.1117/12.2536044.
  • Jia, H. WDM-compatible multimode optical switching system-on-chip / H. Jia, S. Yang, T. Zhou, S. Shao, X. Fu, L. Zhang, L. Yang // Nanophotonics. - 2019. - Vol. 8, Issue 5. - P. 889-898. - DOI: 10.1515/nanoph-2019-0005.
  • Williamson, I.A.D. Broadband optical switch based on an achromatic photonic gauge potential in dynamically modulated waveguides / I.A.D. Williamson, S. Fan // Physical Review Applied. - 2019. - Vol. 11, Issue 5. - 054035. -DOI: 10.1103/PhysRevApplied.11.054035.
  • Ren, H. Liquid-based infrared optical switch / H. Ren, S. Xu, Y. Liu, S.-T. Wu // Applied Physics Letters. - 2012. - Vol. 101, Issue 4. - 041104. - DOI: 10.1063/1.4738995.
  • Li, L. Optical switch based on electrowetting liquid lens / L. Li, C. Liu, H.-R. Peng, Q.-H. Wang // Journal of Applied Physics. - 2012. - Vol. 111, Issue 10. - 103103. - DOI: 10.1063/1.4717715.
  • Seok, T.J. Large-scale broadband digital silicon photonic switches with vertical adiabatic couplers / T.J. Seok, N. Quack, S. Han, R.S. Muller, M.C. Wu // Optica. - 2016. - Vol. 3, Issue 1. - P. 64-70. - DOI: 10.1364/OPTICA.3.000064.
  • Bulgan, E. Submicron silicon waveguide optical switch driven by microelectromechanical actuator / E. Bulgan, Y. Kanamori, K. Hane // Applied Physics Letters. - 2008. -Vol. 92, Issue 10. - 101110. - DOI: 10.1063/1.2892677.
  • Han, S. Large-scale polarization-insensitive silicon photonic MEMS switches / S. Han, T.J. Seok, K. Yu, N. Quack, R.S. Muller, M.C. Wu // Journal of Lightwave Technology. - 2018. - Vol. 36, Issue 10. - P. 1824-1830. - DOI: 10.1109/JLT.2018.2791502.
  • Seok, T.J. Silicon photonic wavelength cross-connect with integrated MEMS switching / T.J. Seok, J. Luo, Z. Huang, K. Kwon, J. Henriksson, J. Jacobs, L. Ochikubo, R.S. Muller, M.C. Wu // APL Photonics. - 2019. - Vol. 4, Issue 10. - 100803. - DOI: 10.1063/1.5120063.
  • Han, S. Large-scale silicon photonic switches with movable directional couplers / S. Han, T.J. Seok, N. Quack, B.W. Yoo, M.C. Wu // Optica. - 2015. - Vol. 2, Issue 4. -P. 370-375. - DOI: 10.1364/OPTICA.2.000370.
  • Strasser, T.A. Wavelength-selective switches for ROADM applications / T.A. Strasser, J.L. Wagener // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. - 2010. - Vol. 16, Issue 5. - P. 1150-1157. - DOI: 10.1109/JSTQE.2010.2049345.
  • Zhang, C. Wavelength-selective 2x2 optical switch based on a Ge2Sb2Te5-assisted microring / C. Zhang, M. Zhang, Y. Xie, Y. Shi, R. Kumar, R.R. Panepucci, D. Dai // Photonics Research. - 2020. - Vol. 8, Issue 7. - P. 1171-1176. -DOI: 10.1364/PRJ.393513.
  • Christodoulides, D.N. Foreword / D.N. Christodoulides. - In: The photonic hook / O.V. Minin, I.V. Minin. - Cham: Springer, 2021. - P. vii-viii. - DOI: 10.1007/978-3-030-66945-4.
  • Notomi, M On-chip all-optical switching and memory by silicon photonic crystal nanocavities / M. Notomi, T. Tanabe, A. Shinya, E. Kuramochi, H. Taniyama // Advances in Optical Technologies. - 2008. - Vol. 2008. -568936 (10 p.) - DOI: 10.1155/2008/568936.
  • Geints, Y.E. Tailoring 'photonic hook' from Janus dielectric microbar / Y.E. Geints, I.V. Minin, O.V. Minin // Journal of Optics. - 2020. - Vol. 22, Issue 6. - 065606. - DOI: 10.1088/2040-8986/ab8e9e.
  • Minin, I.V. Localized EM and photonic jets from non-spherical and non-symmetrical dielectric mesoscale objects / I.V. Minin, O.V. Minin, Yu.E. Geints // Annalen der Physik. - 2015. - Vol. 527, Issues 7-8. - P. 491-497. - DOI: 10.1002/andp.201500132.
  • Minin, I.V. Experimental demonstration of tunable photonic hook by partially illuminated dielectric microcylinder / I.V. Minin, O.V. Minin, C.-Y. Liu, H.-D. Wei, Y. Geints, A. Karabchevsky // Optics Letters. - 2020. - Vol. 45, Issue 17. - P. 4899-4902. - DOI: 10.1364/OL.402248.
  • Liu, C.-Y. Shaping photonic hook via well-controlled illumination of finite-size graded-index micro-ellipsoid / C.Y. Liu, H.-J. Chung, O.V. Minin, I.V. Minin // Journal of Optics. - 2020. - Vol. 22, Issue 8. - 085002. - DOI: 10.1088/2040-8986/ab9aaf.
  • Minin, I.V. Simple free-space method for measurement of dielectric constant by means of diffractive optics with new capabilities / I.V. Minin, O.V. Minin, D.O. Golodnikov // Proceedings of the 8th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering. - 2006. -P. 13-18. - DOI: 10.1109/APEIE.2006.4292375.
  • Kopylov, Y.V. Diffraction phenomena inside thick Fresnel zone plates / Y.V. Kopylov, A.V. Popov, A.V. Vinogradov // Radio Science. -1996. - Vol. 31, Issue 6. - P. 1815-1822. - DOI: 10.1029/96RS01939.
  • Котляр, В.В. Гиперболическая фотонная струя / B.В. Котляр, С.С. Стафеев, А.А. Ковалёв // Компьютерная оптика. - 2012. - Т. 36, № 3. - С. 300-307.
  • Su, H. Janus particles: design, preparation, and biomedical applications / H. Su, C.-A. Hurd Price, L. Jing, Q. Tian, J. Liu, K. Qian // Materials Today Bio. - 2019. - Vol. 4. -100033. - DOI: 10.1016/j.mtbio.2019.100033.
  • Minin, O.V. The photonic hook. From optics to acoustics and plasmonics / O.V. Minin, I.V. Minin. - Cham: Springer, 2021. - ISBN: 978-3-030-66944-7.
  • Minin, I.V. Diffractive optics and nanophotonics. Resolution below the diffraction limit / I.V. Minin, O.V. Minin. -Cham: Springer, 2016. - ISBN: 978-3-319-24251-4.
  • Tang, L. Nanometre-scale germanium photodetector enhanced by a near-infrared dipole antenna / L. Tang, S. Kocabas, S. Latif, A.K. Okyay, D.-S. Ly-Gagnon, K.C. Saraswatand, D.A.B. Miller // Nature Photonics. - 2008. - Vol. 2. - P. 226229. - DOI: 10.1038/nphoton.2008.30.
  • Li, M. Photon-level tuning of photonic nanocavities / M. Li, H. Liang, R. Luo, Y. He, J. Ling, Q. Lin // Optica. - 2019. -Vol. 6, Issue 7. - P. 860-863. - DOI: 10.1364/OPTICA.6.000860.
  • Blasco, E. 3D printing enabled by light and enabling the manipulation of light: feature issue introduction / E. Blasco, S. Maruo, X. Xu, M. Wegener // Optical Materials Express. - 2020. - Vol. 10, Issue 12. - P. 3414-3416. - DOI: 10.1364/OME.415864.
  • Berglund, G.D. Fabrication of optical components using a consumer-grade lithographic printer / G.D. Berglund, T.S. Tkaczyk // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 21.- P. 30405-30420. - DOI: 10.1364ЮЕ.27.030405.
  • Dietrich, P.-I. In situ 3D nanoprinting of free-form coupling elements for hybrid photonic integration / P.-I. Dietrich, M. Blaicher, I. Reuter, M. Billah, T. Hoose, A. Hofmann, C. Caer, R. Dangel, B. Offrein, U. Troppenz, M. Moehrle, W. Freude, C. Koos // Nature Photonics. - 2018. - Vol. 12. -P. 241-247. - DOI: 10.1038/s41566-018-0133-4.
  • Castro-Camus, E. Additive manufacture of photonic components for the terahertz band / E. Castro-Camus, M. Koch, A.I. Hernandez-Serrano // Journal of Applied Physics. - 2020. - Vol. 127, Issue 21. - 210901. - DOI: 10.1063/1.5140270.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp