硅基二维光子晶体波导及其应用研究

" Photonic crystal waveguides and their applications Invited Paper" 这篇论文深入探讨了二维（2D）光子晶体波导（PCWGs）及其在硅基绝缘体（SOI）晶圆上的设计与制造。光子晶体是一种具有周期性结构的材料，能够控制光的传播，类似于电子在晶体中的行为。在光子晶体中，可以形成光的带隙，即光无法传播的频率范围，这在光子学领域具有重大意义。 文章中提到的2D光子晶体波导是基于SOI平台构建的，这种平台由硅层和其下方的绝缘层组成，非常适合实现光子集成。通过测量传输光谱，研究者观察到了完整的光子带隙、带隙引导模式和指数引导模式。这些现象表明光在特定频段内被有效地限制在波导中，这对于光通信和光信号处理等应用至关重要。 研究人员还模拟了PCWGs中的微小停止带，这些带是由于结构参数的变化而产生的局部频带。这些微小的停止带可能影响波导的性能，如光的传播和模式选择。为了更全面地理解这些效应，他们理论性地研究了在制造过程中可能出现的不完美情况对PCWG耦合特性的影响。耦合特性是光子器件的关键参数，它涉及到光从一个组件到另一个组件的有效转移。 实验发现，通过抑制功率储备效应，可以同时实现短的耦合长度和高的耦合效率。这意味着即使在结构不完美的情况下，也能优化光子信号的传输。OCIS代码160.5298和230.7370分别对应于光子晶体和光波导技术的相关研究领域。该研究的结论对于提高光子集成电路的性能和缩小尺寸有着积极的贡献，并为未来光子学设备的设计提供了新的思路。 这篇邀请论文详尽地介绍了2D光子晶体波导的原理、制造方法以及它们在实际应用中的挑战和解决方案，强调了优化耦合特性和控制光传播的重要性。这些发现对于推动光子学领域的发展，特别是光子晶体在高速光通信、光传感器、量子计算等领域的应用具有深远的意义。