Two-component nanocavity based on a regular photonic crystal nanobeam

Abstract

Двухкомпонентные нанорезонаторы на основе регулярных гребенчатых фотонно-кристаллических волноводов Серафимович П.Г.Компьютерная оптика, 2013, том 37, №2 155 ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ НАНОРЕЗОНАТОРЫ НА ОСНОВЕ РЕГУЛЯРНЫХ ГРЕБЕНЧАТЫХ ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ Серафимович П.Г. Институт систем обработки изображений РАНАннотация В работе предложена и численно исследована модель двухкомпонентного оптического резонатора. Такой резонатор состоит, во-первых, из гребенчатого фотонно-кристаллическо-го волновода, в котором период структуры не изменяется. Во-вторых, резонатор содержит фрагмент дополняющего материала площадью несколько периодов фотонного кристалла. При совмещении двух компонентов формируется дефект, в котором может быть возбужде-на резонансная мода. Рассмотрены преимущества предложенной модели резонатора. В ча-стности, простота формирования массивов резонаторов и создания динамических нанофо-тонных элементов. Рассчитаны допустимые погрешности изготовления предложенного ре-зонатора. Показано, что величины допустимых погрешностей позволяют использовать су-ществующие технологии совмещения структурных слоёв.Ключевые слова: оптический нанорезонатор, фотонно-кристаллический волновод, резо-нансная мода, добротность резонатора. ВведениеСпособность фотонно-кристаллических (ФК) структур локализовывать свет в субволновых объё-мах находит применение в различных нанофотон-ных устройствах. Нанорезонатор становится базо-вым элементом нанофотоники [1]. Перечислю не-сколько проблем, которые усложняют разработку устройств на основе нанорезонаторов. Большинство существующих технологий создания высокодоброт-ных ФК-резонаторов предполагают тонкую на-стройку геометрии резонансной камеры с помощью изменения параметров фотонного кристалла. Таки-ми параметрами могут быть, например, длина пе-риода фотонного кристалла и / или радиус отверстия на этом периоде [2,3]. Это накладывает строгие ог-раничения на точность изготовления минимальных деталей ФК-структуры. При создании массива нано-резонаторов [4] высокая точность изготовления ми-нимальных деталей должна быть обеспечена на всей площади массива. Индивидуальная настройка резо-наторов в таком массиве требует дополнительных усилий [5]. Создание на основе нанорезонаторов ди-намических систем также требует сложных техноло-гических решений. При этом в большинстве случаев предполагается механическое воздействие непо-средственно на ФК-структуру [6]. Другая сложность возникает при создании нелинейных нанофотонных устройств. Усиление степени взаимодействия света с веществом в нанорезонаторе позволяет эффектив-но использовать оптически нелинейные материалы и квантовые точки. Привнесение таких материалов в область резонатора предполагает использование от-носительно сложных технологий [7].Примером ещё одной трудности при создании не-которых нанофотонных устройств является необхо-димость формирования заданного распределения из-лучения в дальней зоне. Эта задача часто решается также с помощью тонкой настройки минимальных деталей фотонного кристалла [8,9]. Постановка задачи и предложенный подходЧтоб...