Моделирование ввода излучения в плоские линейные волноводы с помощью дифракционных решёток для новой технологии изготовления волноводных систем
Автор: Соловьв Владимир Степанович, Тимошенков Сергей Петрович, Тимошенков Андрей Сергеевич, Виноградов Анатолий Иванович, Кондратьев Никита Михайлович, Расщепкина Наталья Афанасьевна
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 6 т.44, 2020 года.
Бесплатный доступ
Произведено моделирование и выбор оптимальных параметров дифракционной решётки для новой разработанной технологии изготовления плоских волноводных систем. В отличие от использования готовых пластин «кремний на изоляторе», разработана новая технология изготовления полностью автономной системы ввода излучения, согласующего элемента и собственно волновода. Приведено общее описание технологии системы «ввод излучения -распространение - вывод излучения». Найдены конкретные технологические параметры высоты решётки, подстилающего и покровного слоёв. Эффективность ввода в волновод составила 30 % за счёт подбора оптимального расстояния от волновода до кремниевой подложки, которая работает как зеркальный слой.
Линейный волновод, кольцевой резонатор, ввод излучения, волноводная структура, wgm-резонатор, дифракционная решётка
Короткий адрес: https://sciup.org/140250066
IDR: 140250066 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-718
Список литературы Моделирование ввода излучения в плоские линейные волноводы с помощью дифракционных решёток для новой технологии изготовления волноводных систем
- Van Laere, F. Compact focusing grating couplers between optical fibers and silicon-on-insulator photonic wire waveguides / F. Van Laere [et al.] // OFC/NFOEC 2007 - 2007 Conference on Optical Fiber Communication and the National Fiber Optic Engineers Conference. - 2007. - DOI: 10.1109/OFC.2007.4348869
- Bogaerts, W. Silicon microring resonators / W. Bogaerts, P. De Heyn, T. Van Vaerenbergh, K. De Vos, S.K. Selvaraja, T. Claes, P. Dumon, P. Bienstman, D. Van Thourhout, R. Baets // Laser and Photonics Review. - 2012. - Vol. 6. - P. 47-73.
- Hong, J. A high efficiency silicon nitride waveguide grating coupler with a multilayer bottom reflector / J. Hong, A.M. Spring, F. Qiu [et al.] // Scientific Reports. - 2019. - Vol. 9. - 12988.
- Kotlyar, M.I. Photonic crystal lens for coupling two waveguides / M.I. Kotlyar, Ya.R. Triandaphilov, A.A. Kovalev, V.A. Soifer, M.V. Kotlyar, Liam O'Faolain // Applied Optics. - 2009. - Vol. 48, Issue 19. - P. 3722-3730.
- Michaels, A. Inverse design of near unity efficiency perfectly vertical grating couplers / A. Michaels, E. Yablonovitch // Optics Express. - 2018. - Vol. 26, Issue 4. - 4766.
- U.S. Patent 9,632,226 B2 G02B 27/0172, G02B 27/0101, G02B 27/4272, G02B 6/0018, G02B 6/293.07, G02B 17/086, G02B 5/1814. Waveguide grating device / J.D. Waldern [et al], filed of February 12, 2015, published of April 25, 2017.
- Jian, J. High-efficiency hybrid amorphous silicon grating couplers for sub-micron-sized litium niobate waveguides / J. Jian, P. Xu, H. Chen [et al.] // Optics Express. - 2018. - Vol. 26, Issue 23. - P. 29651-29658.
- Su, L. Fully-automated optimization of grating couplers / L. Su, R. Trivedi [et al.] // Optics Express. - 2018. - Vol. 26, Issue 4. - P. 4023-4034.
- Ilchenko, V.S. Microtorus: a high-finesse microcavity with whispering-gallery modes / V.S. Ilchenko, M.L. Gorodetsky, X.S. Yao, L. Maleki // Optics Letters. - 2001. - Vol. 26, Issue 5. - P. 256-258.
- Savchenkov, A.A. Mode filtering in optical whispering gallery resonators / A.A. Savchenkov, A.B. Matsko, D. Strekalov, V.S. Ilchenko, L. Maleki // Electronics Letters. - 2005. - Vol. 41, Issue 8. - P. 495-497.
- Lee, S. Single radial-mode lasing in a submicron-thickness spherical shell microlaser / S. Lee, M. Oh, J. Lee, K. An // Applied Physics Letters. - 2007. - Vol. 90, Issue 20. - 201102.
- Zhu, D. Radially graded index whispering gallery mode resonator for penetration enhancement / D. Zhu, Y. Zhou, X. Yu, P. Shum, F. Luan // Optics Express. - 2012. - Vol. 20, Issue 24. - P. 26285-26291.
- Armani, D.K. Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip / D.K. Armani, T.J. Kippenberg, S.M. Spillane, K.J. Vahala // Nature. - 2003. - Vol. 421, Issue 6926. - P. 925-928.
- Lin, N. Design and optimization of liquid core optical ring resonator for refractive index sensing / N. Lin, L. Jiang, S. Wang, H. Xiao, Y. Lu, H.L. Tsai // Applied Optics. - 2011. - Vol. 50, Issue 20. - P. 3615-3621.
- Roelkens, G. High efficiency Silicon-on-Insulator grating coupler based on a poly-Silicon overlay / G. Roelkens, D. Van Thourhout, R. Baets // Optics Express. - 2006. - Vol. 14, Issue 24. - P. 11622-11630.
- Subramanian, A.Z. Low-loss single-mode PECVD silicon nitride photonic wire waveguides for 532-900 nm wavelength window fabricated within a CMOS pilot line / A.Z. Subramanian [et al.] // IEEE Photonics Journal. - 2013. - Vol. 5, Issue 6. - 2202809.
- Huang, Y. CMOS compatible monolithic multi-layer Si3N4-on-SOI platform for low-loss high performance silicon photonics dense integration / Y. Huang [et al.] // Optics Express. - 2014. - Vol. 22, Issue 18. - P. 21859-21865.
