フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価
Summary
フォトニック結晶スローライト導波路と空洞の使用は、広く多くの異なるアプリケーションでフォトニクスコミュニティによって採用されています。したがって、これらのデバイスの作製および特性は非常に興味深いです。干渉計（導波路）と共鳴散乱（キャビティ）：本論文では、すなわち私たちの製造技術と二つの光学特性評価方法を概説します。
Abstract
遅い光は、ビューの基本的なポイントから、実用化のために、そのかなりの可能性の両方の偉大な関心を集め、過去10年間でフォトニクスコミュニティでホットな話題の一つとなっている。主要な役割を果たしていると正常に光信号1-4と5-7と両方の線形、非線形デバイスの強化を遅らせるために使用されてきた、特に、光フォトニック結晶導波路を遅らせる。8月11日
フォトニック結晶キャビティが遅い光導波路と同様の効果を達成しますが、帯域幅が減少以上。これらの空洞は高Q-factor/volume比を提供し、光学的に12の実現に向けて、電気的に13は超低閾値レーザと非線形効果の増強を汲み上げ、さらに14-16、受動フィルタ17および変調器18から19まで実証されている、超狭線幅、高い自由スペクトルRを展示低エネルギー消費のアンジュとレコードの値。
これらのエキサイティングな結果を達成するために、堅牢な再現性のある製造プロトコルが開発されなければならない。本稿では、フォトニック結晶パターンの定義については、電子ビームリソグラフィを採用しており、ウェットとドライエッチング技術を使用して私達の製造プロトコルを詳細に見てみましょう。垂直に苦しむしないフォトニック結晶における当社の最適な製造レシピの結果が非対称と非常に良好なエッジ内壁粗さを示す。我々は、同様の問題を特定し、排除するために撮影することができ、診断経路につながる、エッチングパラメータおよびそれらがデバイス上に持つことができる有害な影響を変化させた結果を議論する。
スローライト導波路を評価するための鍵は、送信と群屈折率スペクトルの受動的特性です。様々な方法が最も顕著なの透過スペクトル20から21のファブリペロー干渉縞を解決して、報告されているD干渉技術。ここ22から25まで 、我々は、フーリエ変換分析とスペクトル干渉法を組み合わせた直接、ブロードバンド測定技術について説明します。我々は必要とせずに、アクセス導波路と裸のフォトニック結晶を特徴づけることができるように26我々の手法は、そのシンプルさとパワーのために際立っているオンチップの干渉成分、およびセットアップのための部分のみと遅延スキャンを移動するための必要とせず、マッハツェンダー干渉計で構成されています。
それによって歪めフォトニック結晶キャビティ、キャビティ自体のパフォーマンスに直接影響キャビティ27に結合された内部または外部ソース21導波路を含む技術、測定を特徴付けるとき。ここでは、交差偏波プローブビームを利用して、プローブが平面外の客観を通じてキャビティに結合され、共鳴散乱（RS）として知られている小説と非侵入型の手法を説明します。テクニックは最初demonstraだっテッドマカッら28により、さらにガリらによって開発された29
Protocol
免責事項：以下のプロトコルは、フォトニック結晶導波路と空洞の製作と特性評価技術をカバーする一般的なプロセスフローを提供します。プロセスフローは、我々の研究室で利用可能な特定の機器用に最適化されており、他の試薬や機器が使用されている場合はパラメータが異なる場合があります。 1。試料調製サンプル裂は – シリコン·オン·イ?…
Representative Results
Fabricated samples Figure 1 shows a scanning electron microscope (SEM) image of an exposed and developed pattern in electron beam resist – it is evident from the “clean” edge between the resist and the silicon substrate that complete exposure/development has been accomplished. Exposure of dose test patterns, consisting of simple repeated shapes (in our case 50 × 50 μm squares), each with a differing base dose, are used to determine the correct dose factor and developmen…
Discussion
試料作製
電子ビームレジストの我々の選択（ すなわち ZEP 520A）が同時に高解像度とエッチング耐性に起因します。私たちは、ZEP 520Aはオーバーヘッド実験室灯から発せられる紫外線の影響を受ける可能性があると信じています。など、我々は別の研究室からそれらを移動させながら、紫外線不透明な容器にスピンコーティングしたサンプルを置くことをお勧めします…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者は感謝してRSの技術と測定の実行に関連する有用な議論パヴィア大学から博士マッテオ·ガリ博士シモーネL. Portalupi教授とルシオC. Andreaniを認める。
Materials
| Name | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Acetone | Fisher Scientific | A/0520/17 | CAUTION: flammable, use good ventilation and avoid all ignition sources. |
| Isopropanol | Fisher Scientific | P/7500/15 | CAUTION: flammable, use good ventilation and avoid all ignition sources. |
| Electron Beam resist | Marubeni Europe plc. | ZEP520A | CAUTION: flammable, harmful by inhalation, avoid contact with skin and eyes. |
| Xylene | Fisher Scientific | X/0100/17 | CAUTION: flammable and highly toxic, use good ventilation, avoid all ignition sources, avoid contact with skin and eyes. |
| Microposit S1818 G2 | Chestech Ltd. | 10277866 | CAUTION: flammable and causes irritation to eyes, nose and respiratory tract. |
| Microposit Developer MF-319 | Chestech Ltd. | 10058721 | CAUTION: alkaline liquid and can cause irritation to eyes, nose and respiratory tract. |
| Hydrofluoric Acid | Fisher Scientific | 22333-5000 | CAUTION: extremely corrosive, readily destroys tissue; handle with full personal protective equipment rated for HF. |
| Microposit 1165 Remover | Chestech Ltd. | 10058734 | CAUTION: flammable and causes irritation to eyes, nose and respiratory tract. |
| Sulphuric Acid | Fisher Scientific | S/9120/PB17 | CAUTION: corrosive and very toxic; handle with personal protective equipment and avoid inhalation of vapours or mists. |
| Hydrogen Peroxide | Fisher Scientific | BPE2633-500 | CAUTION: very hazardous in case of skin and eye contact; handle with personal protective equipment. |
| Equipment | |||
| Silicon-on-Insulator wafer | Soitec | G8P-110-01 | |
| Diamond Scribe | J & M Diamond Tool Inc. | HS-415 | |
| Microscope slides | Fisher Scientific | FB58622 | |
| Beakers | Fisher Scientific | FB33109 | |
| Tweezers | SPI Supplies | PT006-AB | |
| Ultrasonic Bath | Camlab | 1161436 | |
| Spin-Coater | Electronic Micro Systems Ltd. | EMS 4000 | |
| Pipette | Fisher Scientific | FB55343 | |
| E-beam Lithography System | Raith Gmbh | Raith 150 | |
| Reactive Ion Etching System | Proprietary In-house Designed | — | |
| UV Mask Aligner | Karl Suss | MJB-3 | |
| ASE source | Amonics | ALS-CL-15-B-FA | CAUTION: invisible IR radiation. |
| Single mode fibers | Thorlabs | P1-SMF28E-FC-2 | |
| 3 dB fiber splitters | Thorlabs | C-WD-AL-50-H-2210-35-FC/FC | |
| Aspheric lenses | New Focus | 5720-C | |
| XYZ stages | Melles Griot | 17AMB003/MD | |
| Polarizing beamsplitter cube | Thorlabs | PBS104 | |
| IR detector | New Focus | 2033 | |
| 100× Objective | Nikon | BD Plan 100x | |
| Oscilloscope | Tektronix | TDS1001B | |
| Optical Spectrum Analyzer | Advantest | Q8384 | |
| IR sensor card | Newport | F-IRC2 | |
| TLS source | Agilent | 81940A | CAUTION: invisible IR radiation. |
| IR Camera | Electrophysics | 7290A | |
| IR Detector | New Focus | 2153 | |
| Digital Multimeter | Agilent | 34401A | |
| Illumination | Stocker Yale | Lite Mite | |
| Monochromator | Spectral Products | DK480 | |
| Array Detector | Andor | DU490A-1.7 | |
| GIF Fiber | Thorlabs | 31L02 |
References
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Cite This Article
Reardon, C. P., Rey, I. H., Welna, K., O’Faolain, L., Krauss, T. F. Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities. J. Vis. Exp. (69), e50216, doi:10.3791/50216 (2012).