Adiabatic theorem and continuous coupled-mode theory for efficient taper transitions in photonic crystals

Φόρτωση...
Μικρογραφία εικόνας

Ημερομηνία

Συγγραφείς

Johnson, S. G.
Bienstman, P.
Skorobogatiy, M. A.
Ibanescu, M.
Lidorikis, E.
Joannopoulos, J. D.

Τίτλος Εφημερίδας

Περιοδικό ISSN

Τίτλος τόμου

Εκδότης

The American Physical Society

Περίληψη

Τύπος

Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο

Είδος περιοδικού

peer reviewed

Είδος εκπαιδευτικού υλικού

Όνομα συνεδρίου

Όνομα περιοδικού

Physical Review E

Όνομα βιβλίου

Σειρά βιβλίου

Έκδοση βιβλίου

Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος

Περιγραφή

We prove that an adiabatic theorem generally holds for slow tapers in photonic crystals and other strongly grated waveguides with arbitrary index modulation, exactly as in conventional waveguides. This provides a guaranteed pathway to efficient and broad-bandwidth couplers with, e.g., uniform waveguides. We show that adiabatic transmission can only occur, however, if the operating mode is propagating (nonevanescent) and guided at every point in the taper. Moreover, we demonstrate how straightforward taper designs in photonic crystals can violate these conditions, but that adiabaticity is restored by simple design principles involving only the independent band structures of the intermediate gratings. For these and other analyses, we develop a generalization of the standard coupled-mode theory to handle arbitrary nonuniform gratings via an instantaneous Bloch-mode basis, yielding a continuous set of differential equations for the basis coefficients. We show how one can thereby compute semianalytical reflection and transmission through crystal tapers of almost any length, using only a single pair of modes in the unit cells of uniform gratings. Unlike other numerical methods, our technique becomes more accurate as the taper becomes more gradual, with no significant increase in the computation time or memory. We also include numerical examples comparing to a well-established scattering-matrix method in two dimensions.

Περιγραφή

Λέξεις-κλειδιά

wave-guides, transmission, gratings, design, conversion, expansion

Θεματική κατηγορία

Παραπομπή

Σύνδεσμος

<Go to ISI>://000180427100097

Γλώσσα

en

Εκδίδον τμήμα/τομέας

Όνομα επιβλέποντος

Εξεταστική επιτροπή

Γενική Περιγραφή / Σχόλια

Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών

Πίνακας περιεχομένων

Χορηγός

Βιβλιογραφική αναφορά

Ονόματα συντελεστών

Αριθμός σελίδων

Λεπτομέρειες μαθήματος

item.page.endorsement

item.page.review

item.page.supplemented

item.page.referenced