[发明专利]使用滑移面对称波导的高效自旋光子接口

权利要求书

1.一种包括平面波导(12)和量子发射器(18)的光学器件(1)，其中，

-所述平面波导(2)包括：

o具有第一侧(6)和第二侧(8)的纵向延伸的引导区域(4)，

o设置在所述引导区域(4)的第一侧(6)的第一纳米结构(7)，以及

o设置在所述引导区域(4)的第二侧(8)的第二纳米结构(9)，其中，

o所述平面波导(2)包括第一纵向区域(10)，在该第一纵向区域(10)中所述第一纳米结构(7)和所述第二结构(9)关于所述平面波导(2)的所述引导区域(4)基本上滑移面对称地设置，

-并且其中，所述量子发射器(18)耦接到所述平面波导(2)的所述第一纵向区域(10)，其中，

-所述量子发射器(18)包括为圆偏振的光跃迁，并且所述量子发射器(18)嵌入在所述平面波导的所述引导区域中。

2.根据权利要求1所述的光学器件，其中，所述量子发射器(18)是单光子源，该单光子源诸如为量子点。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中，所述平面波导(2)是光子晶体波导。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中，所述平面波导(2)包括第二纵向区域(14)，在该第二纵向区域(14)中所述第一纳米结构(7)和所述第二纳米结构(9)关于所述平面波导(2)的所述引导区域(4)基本上镜像对称地设置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中，所述平面波导(2)包括过渡区域(12)，该过渡区域(12)有利地设置在所述第一纵向区域(10)和所述第二纵向区域(14)之间，并且其中，所述第一纳米结构和所述第二纳米结构(7、9)的几何形态从滑移面对称逐渐改变为镜像对称。

6.根据权利要求4-5中任一项所述的光学器件，其中，常规波导(16)耦接到所述第二纵向区域或所述过渡区域，该常规波导(16)诸如脊形波导或条形波导。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中，所述平面波导(2)包括位于所述第一纵向区域(10)的相对的纵向侧的附加第二纵向区域(14')，在该附加第二纵向区域(14')中所述第一纳米结构(7)和所述第二纳米结构(9)关于所述平面波导(2)的引导区域(4)镜像对称地设置，并且优选地在所述第一纵向区域(10)和所述附加第二纵向区域(14')之间设置有附加过渡区域(12')，并且其中，所述第一纳米结构和所述第二纳米结构(7、9)的几何形态从滑移面对称逐渐改变为镜像对称。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中，所述平面波导(2)由电介质材料制成，该电介质材料诸如III-V族半导体材料。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光学器件，其中，所述第一纳米结构(7)和所述第二纳米结构(9)分别以第一晶格结构和第二晶格结构设置，有利地以三角形晶格设置并且具有晶格常数a。

10.根据权利要求9所述的光学器件，其中，所述晶格常数a处在100-500nm、或150-400nm、或200-300nm的区间内，例如约250nm。

11.根据权利要求9-10中任一项所述的光学器件，其中，所述平面波导具有在0.2a到1a之间、或在0.4a到0.8a之间、或在0.3a到0.7a之间的厚度，例如，约0.5a或约0.6a的厚度。

12.一种单光子晶体管，该单光子晶体管包括根据前述权利要求中任一项所述的光学器件。

13.一种受控非门，该受控非门包括根据权利要求1-11中任一项所述的光学器件。

14.一种包括平面波导(2)的光学器件，其中，所述平面波导(2)包括：

-具有第一侧(6)和第二侧(8)的纵向延伸的引导区域(4)，

-设置在所述引导区域(4)的第一侧(6)的第一纳米结构(7)，以及

-设置在所述引导区域(4)的第二侧(8)的第二纳米结构(9)，

其中，所述平面波导(2)包括：

-第一纵向区域(10)，在该第一纵向区域(10)中所述第一纳米结构(7)和所述第二纳米结构(9)关于所述平面波导(2)的所述引导区域(4)滑移面对称地设置，以及

-过渡区域(12)，在该过渡区域(12)中所述第一纳米结构和所述第二纳米结构(7、9)的几何形态从滑移面对称逐渐改变为镜像对称。