L'uso di guide d'onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità è stato ampiamente adottato dalla comunità fotonica in molte applicazioni differenti. Pertanto fabbricazione e caratterizzazione di questi dispositivi sono di grande interesse. Il presente documento delinea la nostra tecnica di fabbricazione e di due metodi di caratterizzazione ottica, vale a dire: diffusione interferometrica (guide d'onda) e risonante (cavità).
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Articolo metodologico
Fabbricazione e caratterizzazione di guide d'onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità
In questo articolo
Sommario
Abstract
Luce lenta è stato uno dei temi caldi della comunità fotonica negli ultimi dieci anni, generando un grande interesse sia da un punto di vista fondamentale e per il suo notevole potenziale per le applicazioni pratiche. Lenti guide d'onda a cristallo fotonico di luce, in particolare, hanno svolto un ruolo importante e sono stati impiegati con successo per ritardare segnali ottici 1-4 e la valorizzazione di entrambi i dispositivi lineari e non lineari 5-7. 8-11
Cavità a cristallo fotonico ottenere effetti simili a quello di guide d'onda luce lenta, ma su una ridotta larghezza di banda. Queste cavità offrono elevato rapporto Q-factor/volume, per la realizzazione di otticamente 12 e 13 elettricamente pompato ultra-bassa soglia laser e la valorizzazione di effetti non lineari. 14-16 Inoltre, filtri passivi 17 e modulatori 18-19 sono stati dimostrati, esibendo ultra-sottile linea di larghezza, alta free-spettrale rvalori ange e registrazione di basso consumo energetico.
Per raggiungere questi risultati entusiasmanti, un protocollo robusto fabbricazione ripetibile deve essere sviluppata. In questo lavoro si prende un approfondito sguardo al nostro protocollo di produzione che impiega litografia a fascio elettronico per la definizione di modelli di cristalli fotonici e utilizza tecniche di incisione umido e secco. I nostri risultati ottimizzati fabbricazione ricetta in cristalli fotonici che non soffrono di asimmetria verticale e presentano ottime bordo muro rugosità. Discutiamo i risultati variando i parametri calcografici e gli effetti negativi che possono avere su un dispositivo, portando ad un percorso diagnostico che può essere preso per identificare ed eliminare problemi simili.
La chiave per valutare guide d'onda luce lenta è la caratterizzazione passiva di trasmissione e indice spettri gruppo. Vari metodi sono stati segnalati, in particolare risolvendo i Fabry-Perot frange dello spettro di trasmissione di 20-21tecniche interferometriche d. 22-25 Qui, descriviamo una diretta, tecnica di misurazione a banda larga che combina interferometria spettrale con l'analisi della trasformata di Fourier. 26 Il nostro metodo si distingue per la sua semplicità e potenza, come si può caratterizzare un cristallo fotonico nuda con guide d'onda di accesso, senza bisogno di on-chip per componenti di interferenza, e la configurazione consiste solo di un interferometro di Mach-Zehnder, senza necessità di parti in movimento e scansioni di ritardo.
Quando caratterizzanti cavità a cristallo fotonico, tecniche concernenti sorgenti interne 21 o guide d'onda esterne direttamente accoppiati alla cavità 27 impatto sulle prestazioni della cavità stessa, distorcendo così la misura. Qui, si descrive una tecnica innovativa e non invasiva che fa uso di una doppia polarizzazione fascio sonda ed è noto come diffusione risonante (RS), dove la sonda è accoppiata fuori piano nella cavità attraverso un obiettivo. La tecnica è stata la prima dimostrazioneta da McCutcheon et al. 28 e ulteriormente sviluppato da Galli et al 29.
Protocollo
Disclaimer: Il protocollo che segue fornisce un flusso generale processo nei tecniche di fabbricazione e la caratterizzazione di guide d'onda a cristallo fotonico e cavità. Il flusso di processo è ottimizzato per le apparecchiature specifiche disponibili nel nostro laboratorio, e dei parametri può essere diverso se altri reagenti o attrezzature viene utilizzato.
1. Preparazione del campione
- Spaccatrici campione - prendere il silicio su isolante (SOI) wafer e utilizzare uno scriba diamante graffiare una linea di circa 1-2 mm dal bordo della superficie di silicio, assicurando che il graffio si estende oltre i....
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Risultati
Campioni fabbricati
Figura 1 mostra un'immagine ottenuta con microscopio elettronico a scansione (SEM) di un pattern esposto e sviluppato in un resist per fascio di elettroni: è evidente dal bordo "pulito" tra il resist e il substrato di silicio che l'esposizione e lo sviluppo sono stati completati. L'esposizione di pattern per test di dose, costituiti da forme semplici ripetute (nel nostro caso quadrati di 50 × 50 μm), ciascuno con una dose di base diversa, viene utilizzata per.......
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Discussione
Esempio di fabbricazione
La scelta del fascio elettronico resist (cioè ZEP 520A) è dovuta alla sua risoluzione simultaneamente e resistenza etch. Crediamo che ZEP 520A può essere influenzata dalla luce UV emessa da fonti di luce di laboratorio generali, in quanto tale, si consiglia di posizionare spin-rivestite campioni in contenitori opachi UV mentre li spostano da un laboratorio ad un altro.
Passando definizione del modello cristallo fotonico, prima di es.......
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Dichiarazioni
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano il dottor Matteo Galli, il dottor Simone L. Portalupi e Prof. Lucio C. Andreani presso l'Università di Pavia per le discussioni utili relative alla tecnica RS e l'esecuzione delle misure.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
ATTENZIONE: Analizzatore di spettro ottico Scheda sensore IR
isolante Sistema di Fisher Scientific FB55343 Raith Gmbh Raith 150 maschere UV progettato internamente Fonte ASE Amonics ALS-CL-15-B-FA
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Acetone | Fisher Scientific | A/0520/17 | ATTENZIONE: infiammabile, utilizzare una buona ventilazione ed evitare tutte le fonti di accensione. |
| Isopropanolo | Fisher Scientific | P/7500/15 | ATTENZIONE: infiammabile, utilizzare una buona ventilazione ed evitare tutte le fonti di accensione. |
| Electron Beam resist | Marubeni Europe plc. | ZEP520A | ATTENZIONE: infiammabile, nocivo per inalazione, evitare il contatto con la pelle e gli occhi. |
| Xylene | Fisher Scientific | X/0100/17 | ATTENZIONE: infiammabile e altamente tossico, utilizzare una buona ventilazione, evitare tutte le fonti di accensione, evitare il contatto con la pelle e gli occhi. |
| Microposit S1818 G2 | Chestech Ltd. | 10277866 | ATTENZIONE: infiammabile e provoca irritazione agli occhi, al naso e alle vie respiratorie. |
| Microposit Developer MF-319 | Chestech Ltd. | 10058721 | ATTENZIONE: liquido alcalino e può causare irritazione agli occhi, al naso e alle vie respiratorie. |
| Acido fluoridrico | Fisher Scientific | 22333-5000 | ATTENZIONE: estremamente corrosivo, distrugge facilmente i tessuti; maneggiare con dispositivi di protezione individuale completi classificati per HF. |
| Microposit 1165 Remover | Chestech Ltd. | 10058734 | ATTENZIONE: infiammabile e provoca irritazione agli occhi, al naso e alle vie respiratorie. |
| Acido solforico | Fisher Scientific | S/9120/PB17 | ATTENZIONE: corrosivo e molto tossico; maneggiare con dispositivi di protezione individuale ed evitare l'inalazione di vapori o nebbie. |
| Perossido di idrogeno | Fisher Scientific | BPE2633-500 | ATTENZIONE: molto pericoloso in caso di contatto con la pelle e con gli occhi; maniglia con dispositivi di protezione individuale. |
| Equipment | |||
| Silicone su wafer | Soitec | G8P-110-01 | |
| Diamond Scribe | J M Diamond Tool Inc. | Vetrini per microscopio HS-415 | |
| Fisher Scientific | FB58622 | ||
| Becher | Fisher Scientific | FB33109 | |
| Pinzette | SPI Forniture | PT006-AB | |
| Bagno ad ultrasuoni | Camlab | 1161436 | |
| Spin-Coater | Electronic Micro Systems Ltd. | Pipetta EMS 4000 | |
| litografia a fascio elettronico | |||
| Sistema di incisione ionica reattiva | Allineatore di | ||
| Karl Suss | MJB-3 | ||
| radiazioni IR invisibili. | |||
| Fibre monomodali | Thorlabs | P1-SMF28E-FC-2 | |
| Splitter in fibra da 3 dB | Thorlabs | C-WD-AL-50-H-2210-35-FC/FC | |
| Lenti asferiche | Nuovi stadi Focus | 5720-C | |
| XYZ | Melles Griot | 17AMB003/MD | |
| Cubo polarizzatore | Thorlabs | PBS104 | |
| Rivelatore IR | New Focus | 2033 | |
| 100× Obiettivo | Oscilloscopio Nikon | BD Plan 100x | |
| Tektronix | TDS1001B | ||
| Advantest | Q8384 | ||
| Newport | F-IRC2 | ||
| Sorgente TLS | Agilent | 81940A | ATTENZIONE: radiazione IR invisibile. |
| IR Camera | Rivelatore IR | Electrophysics 7290A | |
| Nuovo Multimetro digitale Focus | 2153 | ||
| Agilent | 34401A | ||
| Stocker di illuminazione | Yale | Lite Mite | |
| Monochromator | Spectral Products | DK480 | |
| Array Detector | Andor | DU490A-1.7 | |
| GIF Fiber | Thorlabs | 31L02 |
Riferimenti
- Baba, T., Kawasaki, T., Sasaki, H., Adachi, J., Mori, D. Large delay-bandwidth product and tuning of slow light pulse in photonic crystal coupled waveguide. Opt. Express. 16 (12), 9245-9253 (2008).
- Melloni, A., Canciamilla, A., et al.
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Ristampe e permessi
