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基于倾斜亚波长超材料的零双折射硅波导

DOI：10.1109/jphot.2019.2942973 期刊：IEEE Photonics Journal 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 由于该材料平台固有的高双折射特性，偏振无关的绝缘体上硅纳米线备受青睐。当前最先进的非双折射波导设计包括脊形波导和方形纳米线，但这些方案要么需要较大尺寸、多次刻蚀步骤，要么存在低制造公差或高波长依赖性的问题。本研究通过倾斜亚波长结构克服了上述所有限制，该结构能实现对所得超材料的各向异性调控。仅需300纳米（高）×550纳米（宽）的波导横截面，在亚波长结构约48°倾斜角时即可获得零双折射点。即使在±10纳米的尺寸偏差下，标称设计的双折射恶化幅度也仅为9×10?3。此外，在1550纳米中心波长周边100纳米带宽范围内，双折射始终保持在6×10?3以下。这种创新方案可轻松适配多种波导尺寸，同时保持单次刻蚀工艺。
作者： Alaine Herrero-Bermello，José Manuel Luque-González，Robert Halir，Pavel Cheben，Alejandro Ortega-Mo?ux，I?igo Molina-Fernández，Aitor V. Velasco
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用倾斜亚波长结构实现偏振无关的零双折射绝缘体上硅纳米线设计与性能。

研究成果

该研究成功展示了一种利用倾斜亚波长光栅设计零双折射绝缘体上硅纳米线的新方法。所提出的波导在宽频带上表现出可忽略的双折射，并对制造偏差具有更强的鲁棒性。该方法为偏振无关的集成光子元件提供了通用解决方案，在复杂光子器件和电路中具有潜在应用价值。

研究不足

该研究基于模拟和理论模型，可能未完全考虑所有制造缺陷及实际运行条件。此外，该设计性能仅在特定波长范围（1500-1600纳米）内进行了评估，其对其他波长的适用性可能需要进一步研究。

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