在本示例中，我們考慮將單個(gè)光子發(fā)射器耦合到光纖中。 有關(guān)系統和數值方法的詳細信息，請參見(jiàn)參考文獻[1]。
單光子源由一個(gè)嵌入在砷化鎵(GaAs)中制成的球形微透鏡中的量子點(diǎn)(QD)組成。底層的布拉格多層結構將量子點(diǎn)發(fā)出的光反射回上半球。光被耦合到量子點(diǎn)上方的光纖中，該光纖由均勻的光纖芯和光纖包層組成(見(jiàn)下圖)。
計算利用了設置的徑向對稱(chēng)性。 因此，透鏡的形狀可以通過(guò)文件 layout.jcm 中定義的扇形和平行四邊形之間的布爾交集來(lái)創(chuàng )建。
對于光纖模式計算，可以從文件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。
耦合效率的確定分三步進(jìn)行：
1. 首先，確定光纖的傳播模式；
2. 接下來(lái)，必須模擬量子點(diǎn)發(fā)射的場(chǎng)。 與微透鏡內的波長(cháng)相比，量子點(diǎn)的延伸相對較小。 因此可以將其建模為類(lèi)點(diǎn)狀偶極源；
3. 最后，確定傳播光纖模式和發(fā)射場(chǎng)之間的重疊積分。 耦合效率由重疊量除以偶極子發(fā)射的總功率得到。 偶極子發(fā)射和重疊積分可以通過(guò)文件 project.jcmp 中定義的兩個(gè)后處理偶極發(fā)射和模態(tài)重疊獲得：
下圖顯示了對基本光纖模式和珀塞爾系數 [*] 作為透鏡直徑 和光纖芯直徑 的函數的耦合效率的掃描。
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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