Published January 11, 2021
| Version v1
Publication
Open
Designing of strongly confined short-wave Brillouin phonons in silicon waveguide periodic lattices
- 1. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Description
We propose a feasible waveguide design optimized for harnessing Stimulated Brillouin Scattering with long-lived phonons. The design consists of a fully suspended ridge waveguide surrounded by a 1D phononic crystal that mitigates losses to the substrate while providing the needed homogeneity for the build-up of the optomechanical interaction. The coupling factor of these structures was calculated to be G B / Q m = 0.54 (W m) −1 for intramodal backward Brillouin scattering with its fundamental TE-like mode and G B / Q m = 4.5 (W m) −1 for intramodal forward Brillouin scattering. The addition of the phononic crystal provides a 30 dB attenuation of the mechanical displacement after only five unitary cells, possibly leading to a regime where the acoustic losses are only limited by fabrication. As a result, the total Brillouin gain, which is proportional to the product of the coupling and acoustic quality factors, is nominally equal to the idealized fully suspended waveguide.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نقترح تصميم موجه موجة مجديًا محسنًا لتسخير تشتت Brillouin المحفز مع الفونونات طويلة العمر. يتكون التصميم من موجه موجة حافة معلق بالكامل محاط ببلورة صوتية أحادية الأبعاد تخفف من الخسائر في الركيزة مع توفير التجانس اللازم لتراكم التفاعل البصري الميكانيكي. تم حساب عامل الاقتران لهذه الهياكل ليكون G B / Q m = 0.54 (W m) −1 لتشتت Brillouin المتخلف داخل الوسائط بوضعه الأساسي الشبيه بـ TE و G B / Q m = 4.5 (W m) −1 لتشتت Brillouin الأمامي داخل الوسائط. توفر إضافة البلورة الصوتية توهينًا بمقدار 30 ديسيبل للإزاحة الميكانيكية بعد خمس خلايا وحدوية فقط، مما قد يؤدي إلى نظام تكون فيه الخسائر الصوتية محدودة فقط بالتصنيع. ونتيجة لذلك، فإن إجمالي كسب Brillouin، الذي يتناسب مع ناتج عوامل الاقتران والجودة الصوتية، يساوي اسمياً دليل الموجة المعلق بالكامل المثالي.Translated Description (French)
Nous proposons une conception de guide d'onde réalisable optimisée pour exploiter la diffusion Brillouin stimulée avec des phonons à longue durée de vie. La conception consiste en un guide d'onde à arête entièrement suspendu entouré d'un cristal phononique 1D qui atténue les pertes sur le substrat tout en fournissant l'homogénéité nécessaire à l'accumulation de l'interaction optomécanique. Le facteur de couplage de ces structures a été calculé comme étant G B / Q m = 0,54 (W m) −1 pour la diffusion Brillouin arrière intramodale avec son mode fondamental de type TE et G B / Q m = 4,5 (W m) −1 pour la diffusion Brillouin avant intramodale. L'ajout du cristal phononique permet une atténuation de 30 dB du déplacement mécanique après seulement cinq cellules unitaires, conduisant éventuellement à un régime où les pertes acoustiques ne sont limitées que par la fabrication. En conséquence, le gain Brillouin total, qui est proportionnel au produit des facteurs de couplage et de qualité acoustique, est nominalement égal au guide d'onde entièrement suspendu idéalisé.Translated Description (Spanish)
Proponemos un diseño de guía de ondas factible optimizado para aprovechar la dispersión de Brillouin estimulada con fonones de larga duración. El diseño consiste en una guía de ondas de cresta totalmente suspendida rodeada por un cristal fonónico 1D que mitiga las pérdidas en el sustrato al tiempo que proporciona la homogeneidad necesaria para la acumulación de la interacción optomecánica. Se calculó que el factor de acoplamiento de estas estructuras era G B / Q m = 0.54 (W m) -1 para la dispersión intramodal hacia atrás de Brillouin con su modo fundamental similar a TE y G B / Q m = 4.5 (W m) -1 para la dispersión intramodal hacia adelante de Brillouin. La adición del cristal fonónico proporciona una atenuación de 30 dB del desplazamiento mecánico después de solo cinco celdas unitarias, lo que posiblemente conduzca a un régimen en el que las pérdidas acústicas solo estén limitadas por la fabricación. Como resultado, la ganancia total de Brillouin, que es proporcional al producto de los factores de acoplamiento y calidad acústica, es nominalmente igual a la guía de ondas totalmente suspendida idealizada.Files
2010.15265.pdf
Files
(2.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e57b9a6424f976ac9c6d7fd9a746f7f7
|
2.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصميم فونونات Brillouin ذات الموجة القصيرة المحصورة بقوة في الشبكات الدورية لمرشد الموجة السيليكونية
- Translated title (French)
- Conception de phonons Brillouin à ondes courtes fortement confinés dans des réseaux périodiques de guides d'ondes en silicium
- Translated title (Spanish)
- Diseño de fonones de Brillouin de onda corta fuertemente confinados en redes periódicas de guía de ondas de silicio
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3097756328
- DOI
- 10.1364/oe.413770
References
- https://openalex.org/W1625265362
- https://openalex.org/W1970735304
- https://openalex.org/W1975889570
- https://openalex.org/W1982495785
- https://openalex.org/W1987804713
- https://openalex.org/W2022290956
- https://openalex.org/W2025752313
- https://openalex.org/W2026191003
- https://openalex.org/W2047690206
- https://openalex.org/W2062148446
- https://openalex.org/W2062218937
- https://openalex.org/W2069443306
- https://openalex.org/W2080867776
- https://openalex.org/W2083809982
- https://openalex.org/W2089289322
- https://openalex.org/W2137671277
- https://openalex.org/W2162768108
- https://openalex.org/W2200225736
- https://openalex.org/W2266619193
- https://openalex.org/W2319390098
- https://openalex.org/W2529154576
- https://openalex.org/W2552338564
- https://openalex.org/W2563173318
- https://openalex.org/W2593804251
- https://openalex.org/W2606406942
- https://openalex.org/W2613152117
- https://openalex.org/W2618542447
- https://openalex.org/W2730323597
- https://openalex.org/W2734997292
- https://openalex.org/W2768354833
- https://openalex.org/W2784992718
- https://openalex.org/W2789857307
- https://openalex.org/W2923439918
- https://openalex.org/W2933104914
- https://openalex.org/W2958267135
- https://openalex.org/W2969561904
- https://openalex.org/W2969878528
- https://openalex.org/W2978788554
- https://openalex.org/W2988341331
- https://openalex.org/W2994214974
- https://openalex.org/W3098204889
- https://openalex.org/W3100573113
- https://openalex.org/W3100843491
- https://openalex.org/W3100878689
- https://openalex.org/W3105264193
- https://openalex.org/W3124300201
- https://openalex.org/W3125895667