Эффективное спин-фотонное взаимодействие при использовании симметричного в плоскости скольжения волновода - RU2016152531A

1. Оптическое устройство (1), содержащее планарный волновод (2) и квантовый излучатель (18), при этом

- планарный волновод (2) содержит:

• простирающуюся в продольном направлении направляющую область (4) с первой стороной (6) и второй стороной (8),

• первую наноструктуру (7), расположенную на первой стороне (6) направляющей области (4), и

• вторую наноструктуру (9), расположенную на второй стороне (8) направляющей области (4), при этом

• планарный волновод (2) включает в себя первую продольную область (10), где первая наноструктура (7) и вторая наноструктура (9) расположены по существу симметрично в плоскости скольжения относительно направляющей области (4) планарного волновода (2),

- и при этом квантовый излучатель (18) связан с первой продольной областью (10) планарного волновода (2), при этом

- квантовый излучатель (18) включает в себя оптические переходы, которые имеют круговую поляризацию, и внедрен в направляющую область планарного волновода таким образом, что квантовый излучатель (18) является однофотонным излучателем, который излучает фотоны в моде с круговой поляризацией, и при этом

- первая продольная область (10) планарного волновода (2) выполнена с возможностью поддержания мод, когда электрические поля имеют круговую поляризацию в плоскости планарного волновода в положении квантового излучателя (18), так, что фотоны из однофотонного излучателя эффективно вводятся в планарный волновод (2).

2. Оптическое устройство по п. 1, в котором однофотонный излучатель представляет собой квантовую точку.

3. Оптическое устройство по п. 1 или 2, в котором планарный волновод (2) является фотонно-кристаллическим волноводом.

4. Оптическое устройство по п. 1, в котором планарный волновод (2) содержит вторую продольную область (14), где первая наноструктура (7) и вторая наноструктура (9) расположены по существу зеркально-симметрично относительно направляющей области (4) планарного волновода (2).

5. Оптическое устройство по п. 4, в котором планарный волновод (2) содержит переходную область (12), преимущественно расположенную между первой продольной областью (10) и второй продольной областью (14), и при этом геометрия первой и второй наноструктур (7, 9) постепенно изменяется от симметричной в плоскости скольжения до зеркально-симметричной.

6. Оптическое устройство по п. 4 или 5, в котором обычный волновод (16), такой как гребенчатый волновод или полосковый волновод, связан со второй продольной областью или переходной областью.

7. Оптическое устройство по п. 4 или 5, в котором планарный волновод (2) содержит дополнительную вторую продольную область (14') на противоположной продольной стороне от первой продольной области (10), где первая наноструктура (7) и вторая наноструктура (9) расположены зеркально-симметрично относительно направляющей области (4) планарного волновода (2), и предпочтительно дополнительную переходную область (12'), расположенную между первой продольной областью (10) и дополнительной второй продольной областью (14'), и при этом геометрия первой и второй наноструктур (7, 9) постепенно изменяется от симметричной в плоскости скольжения до зеркально-симметричной.

8. Оптическое устройство по любому из пп. 1, 2, 4, 5, в котором планарный волновод (2) выполнен из диэлектрического материала, такого как полупроводниковый материал III-V.

9. Оптическое устройство по любому из пп. 1, 2, 4, 5, в котором первая наноструктура (7) и вторая наноструктура (9) расположены в структуре первой решетки и структуре второй решетки соответственно, преимущественно расположены в треугольной решетке и имеют постоянную a решетки.

10. Оптическое устройство по п. 9, в котором постоянная a решетки лежит в интервале 100-500 нм или 150-400 нм, или 200-300 нм, например, около 250 нм.

11. Оптическое устройство по п. 9, в котором планарный волновод имеет толщину от 0,2a до 1a или от 0,4a до 0,8a, или от 0,3a до 0,7a, например, около 0,5a или 0,6a.

12. Оптическое устройство по п. 10, в котором планарный волновод имеет толщину от 0,2a до 1a или от 0,4a до 0,8a, или от 0,3a до 0,7a, например, около 0,5a или 0,6a.

13. Однофотонный транзистор, содержащий оптическое устройство по любому из предшествующих пунктов.

14. Управляемый логический элемент НЕ, содержащий оптическое устройство по любому из пп. 1-12.