Einflüsse der räumlichen Symmetrien auf die stimulierten Brillouin-Streuung in nanoskaligen Siliziumwellenleitern: Eine theoretische und numerische Studie unter Berücksichtigung der Materialanisotropien

Unter vollständiger Berücksichtigung der mechanischen und photoelastischen Anisotropien von monokristallinem Silizium werden die Auswirkungen räumlicher Symmetrien auf die stimulierten Brillouin-Streuwellen (SBS) in nanoskaligen, schwebenden Siliziumwellenleitern theoretisch und numerisch auf der Grundlage der Gruppentheorie untersucht. Zunächst wird von der Annahme ausgegangen, dass das principale Materialkoordinatensystem willkürlich in einem Wellenleiter mit fester Geometrie orientiert werden kann, und die Siliziumwellenleiter werden systematisch in eine Anzahl von Punktgruppen entsprechend ihren räumlichen Symmetrieeigenschaften klassifiziert. Danach werden die Symmetriecharakteristika der physikalischen Felder und die SBS-opto-mechanischen Kopplungseigenschaften in den Siliziumwellenleitern, die zu verschiedenen Punktgruppen gehören, weiter untersucht, wobei die wichtigsten neuen Ergebnisse wie folgt zusammengefasst werden können: Die SBS-opto-mechanischen Kopplungen in mehreren Arten von Siliziumwellenleitern mit bestimmten nichtbanalen Symmetrieeigenschaften zeigen relativ vorhersehbares Verhalten, da die opto-mechanischen Kopplungskoeffizienten unter sehr wenigen Einschränkungen deterministisch verschwinden oder nicht verschwinden können, was somit als allgemeine Symmetrie-Auswahlregeln für SBS in schwebenden Siliziumwellenleitern dienen kann. Die in der vorliegenden Studie erzielten Ergebnisse könnten eine nützliche theoretische Referenz für das Design neuartiger SBS-aktiver Silizium-photonischer Geräte sein.