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二次元フォトニック結晶板中の導波路とその光学的性質

研究報告コード R013000340
掲載日 2003年10月1日
研究者
  • 馬場 俊彦
  • 岩井 剛
  • 茂木 歩
研究者所属機関
  • Yokohama National University, Division of Electrical and Computer Engineering
  • Yokohama National University, Division of Electrical and Computer Engineering
  • Yokohama National University, Division of Electrical and Computer Engineering
研究機関
  • Yokohama National University, Division of Electrical and Computer Engineering
報告名称 二次元フォトニック結晶板中の導波路とその光学的性質
報告概要 図1のようなフォトニック結晶板中の光導波路は超高密度光配線の可能性のため世界的に注目されている。この研究で,我々はSOIウエハ(Si厚さ0.32μm)中に作った導波路の最適設計を行い,光伝搬を実験的に検証する。設計は有効屈折率近似を使った2-Dフォトニックバンド計算で大まかに行うことができる(図2)。バンドギャップ内の導波帯はバンドギャップ閉じ込めモードと屈折率導波モードから成っている。低損失伝搬が可能な周波数領域では後者が期待される。それにはエアブリッジだけが期待できてSiO2クラッドではできない。SOI板の単一または擬似単一モード条件を仮定すると,空気穴とピッチの比2r/aの最適値はほぼ0.5となる。その周波数範囲は中心周波数のほぼ0.1倍で,ファイバー通信波長をカバーする。ほぼ同じ結果が3-D計算でも得られる。実験では1.38-1.39μmと1.42-1.56μmの波長のTE偏光に対して低損出伝搬が観察された。この結果は3-D計算と3%の誤差範囲で合っている。最低損失は11dB/mmで,構造的な乱れが支配的と考えられる。TM偏光の伝搬も観察された。これは屈折率導波モードで説明できる。このようなTE/TM伝搬はSiO2クラッドでは観察されない。こうして,直線の導波路について理論と実験のきれいな一致が確認された。
画像

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研究分野
  • 光導波路,光ファイバ,繊維光学
  • 光デバイス
関連発表論文 (1)T. Baba, N. Fukaya, et al.: Electron. Lett. 35 (2001) 654.
(2)T. Baba and N. Fukaya: Photonic Crystals and Light Localization, Kluwer Academic (2001) 105.
(3)T. Baba, N. Fukaya, et al.: Electron. Lett. 37 (2001) 761.
(4)T. Baba, et al.: IEEE J. Quantum Electron. (2001, submitted).
(5)A. Sakai, G. Hara and T. Baba: Jpn. J. Appl. Phys. 40 (2001) L383.
研究制度
  • 戦略的創造研究推進事業 CRESTタイプ、電子・光子等の機能制御/研究代表者 野田 進(京都大学工学研究科)/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 馬場 俊彦,岩井 剛,茂木 歩. Waveguide in Two-Dimensional Photonic Crystal Slab and Its Optical Property. The Second CREST Symposium on ''Function Evolution of Materials and Devices based on Electron/Photon Related Phenomena'',2001. p.179 - 179.

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