在本示例中，我們考慮将單個(gè)光子發射器(qì)耦合到光纖中。 有(yǒu)關系統和(hé)數(shù)值方法的詳細信息，請(qǐng)參見參考文獻[1]。
單光子源由一個(gè)嵌入在砷化镓(GaAs)中制(zhì)成的球形微透鏡中的量子點(QD)組成。底層的布拉格多(duō)層結構将量子點發出的光反射回上(shàng)半球。光被耦合到量子點上(shàng)方的光纖中，該光纖由均勻的光纖芯和(hé)光纖包層組成(見下圖)。
計(jì)算(suàn)利用了設置的徑向對稱性。 因此，透鏡的形狀可(kě)以通(tōng)過文件 layout.jcm 中定義的扇形和(hé)平行(xíng)四邊形之間(jiān)的布爾交集來(lái)創建。
對于光纖模式計(jì)算(suàn)，可(kě)以從文件fiber_modes/layout.jcm中的完整系統布局中提取光纖橫截面的幾何形狀。
耦合效率的确定分三步進行(xíng)：
1. 首先，确定光纖的傳播模式；
2. 接下來(lái)，必須模拟量子點發射的場(chǎng)。 與微透鏡內(nèi)的波長相比，量子點的延伸相對較小(xiǎo)。 因此可(kě)以将其建模為(wèi)類點狀偶極源；
3. 最後，确定傳播光纖模式和(hé)發射場(chǎng)之間(jiān)的重疊積分。 耦合效率由重疊量除以偶極子發射的總功率得(de)到。 偶極子發射和(hé)重疊積分可(kě)以通(tōng)過文件 project.jcmp 中定義的兩個(gè)後處理(lǐ)偶極發射和(hé)模态重疊獲得(de)：
下圖顯示了對基本光纖模式和(hé)珀塞爾系數(shù) [*] 作(zuò)為(wèi)透鏡直徑 和(hé)光纖芯直徑 的函數(shù)的耦合效率的掃描。
參考文獻：
[*] The Purcell factor is the quotient between the dipole emission in the structure and the emission of a dipole in a homogeneous space with the background material at the dipole position.
[1] P.-I. Schneider, et al., Numerical optimization of the extraction efficiency of a quantum-dot based single-photon emitter into a single-mode fiber. Optics Express 26, 8479 (2018). https://doi.org/10.1364/OE.26.008479
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