Polarization Control in Integrated Graphene-Silicon Quantum Photonics Waveguides.

polarization control quantum photonics silicon-graphene heterostructure

Journal

Materials (Basel, Switzerland)
ISSN: 1996-1944
Titre abrégé: Materials (Basel)
Pays: Switzerland
ID NLM: 101555929

Informations de publication

Date de publication:
07 Dec 2022
Historique:
received: 11 11 2022
revised: 29 11 2022
accepted: 02 12 2022
entrez: 23 12 2022
pubmed: 24 12 2022
medline: 24 12 2022
Statut: epublish

Résumé

We numerically investigated the use of graphene nanoribbons placed on top of silicon-on-insulator (SOI) strip waveguides for light polarization control in silicon photonic-integrated waveguides. We found that two factors mainly affected the polarization control: the graphene chemical potential and the geometrical parameters of the waveguide, such as the waveguide and nanoribbon widths and distance. We show that the graphene chemical potential influences both TE and TM polarizations almost in the same way, while the waveguide width tapering enables both TE-pass and TM-pass polarizing functionalities. Overall, by increasing the oxide spacer thickness between the silicon waveguide and the top graphene layer, the device insertion losses can be reduced, while preserving a high polarization extinction ratio.

Identifiants

pubmed: 36556545
pii: ma15248739
doi: 10.3390/ma15248739
pmc: PMC9786119
pii:
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

Références

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Auteurs

Simone Cammarata (S)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pisa, 56127 Pisa, Italy.
Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, Università di Pisa, 56122 Pisa, Italy.

Andrea Fontana (A)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.

Ali Emre Kaplan (AE)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.
Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione, Università di Pavia, 27100 Pavia, Italy.

Samuele Cornia (S)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche, Università di Modena e Reggio Emilia, 41125 Modena, Italy.

Thu Ha Dao (TH)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Roma Tor Vergata, 00133 Roma, Italy.
Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università di Roma Tor Vergata, 00133 Roma, Italy.

Cosimo Lacava (C)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.
Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione, Università di Pavia, 27100 Pavia, Italy.

Valeria Demontis (V)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.
NEST, Scuola Normale Superiore, Istituto Nanoscienze-CNR, 56127 Pisa, Italy.

Simone Iadanza (S)

Centre for Advanced Photonics and Process Analysis, Munster Technological University, Tyndall National Institute, T12 P928 Cork, Ireland.

Valerio Vitali (V)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.
Optoelectronics Research Center (ORC), University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK.

Fabio De Matteis (F)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Roma Tor Vergata, 00133 Roma, Italy.
Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università di Roma Tor Vergata, 00133 Roma, Italy.

Elena Pedreschi (E)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pisa, 56127 Pisa, Italy.

Guido Magazzù (G)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pisa, 56127 Pisa, Italy.

Alessandra Toncelli (A)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pisa, 56127 Pisa, Italy.
Dipartimento di Fisica, Università di Pisa, 56127 Pisa, Italy.

Franco Spinella (F)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pisa, 56127 Pisa, Italy.

Sergio Saponara (S)

Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, Università di Pisa, 56122 Pisa, Italy.

Roberto Gunnella (R)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Perugia, 06123 Perugia, Italy.
Scuola di Scienze e Tecnologie, Università di Camerino, 62032 Camerino, Italy.

Francesco Rossella (F)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche, Università di Modena e Reggio Emilia, 41125 Modena, Italy.

Andrea Salamon (A)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Roma Tor Vergata, 00133 Roma, Italy.

Vittorio Bellani (V)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) Sezione di Pavia, 27100 Pavia, Italy.
Dipartimento di Fisica, Università di Pavia, 27100 Pavia, Italy.

Classifications MeSH