硅基二维平板光子晶体高Q微腔的制作和光谱测量

周长柱; 王晨; 李志远

doi:10.7498/aps.61.014214

摘要

利用微加工技术, 在SOI上制作出了高Q值的光子晶体微腔, Q值可以达7104以上, 为后续的光与物质相互作用和量子信息方面的实验奠定了基础. 实验结果与理论模拟符合得较好. 通过三维时域有限差分法模拟, 得到光子晶体微腔的Q值为1.2105左右.

关键词:

光子晶体 /
微腔 /
微加工

We fabricate a high Q photonic crystal cavity on the top of SOI (silicon on insulator) with EBL (electron beam lithography) and ICP (inductively coupled plasma). The value of Q can reach 7 104. It provides basic condition for the following experiments, for example for the study of interaction between light and substance. The high Q cavity also provides good circumstance for the quantum information. The theoretical result of the value of Q is 1.2105 from FDTD (finite difference time domain) simulation.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院物理研究所光物理重点实验室, 北京 100190

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10525419)和国家重点基础研究发展计划(973计划)(2011CB922002)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Laboratory of Optical Physics, Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10525419) and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2011CB922002)

参考文献

[1]	John S 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2486
[2]	Yablonovitch E 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2059
[3]	Chutinan A, Noda S 2000 Phys. Rev. B 62 4488
[4]	Zhou C Z, Liu Y Z, Li Z Y 2010 Chin. Phys. Lett. 27 084203
[5]	Takano H, Song B S, Asano T, Noda S 2006 Opt. Express 14 3491
[6]	Ren C, Tian J, Feng S, Tao H H, Liu Y Z, Ren K, Li Z Y, Cheng B Y, Zhang D Z 2006 Opt. Express 14 10014
[7]	Liu Y Z, Liu R J, Feng S, Ren C, Yang H F, Zhang D Z, Li Z Y 2008 Appl. Phys. Lett. 93 241107
[8]	Shinya A, Mitsugi S, Kuramochi E, Notomi M 2006 Opt. Express 14 12394
[9]	Akahane Y, Asano T, Song B S, Noda S 2003 Nature 425 944
[10]	Takahashi Y, Hagino H, Tanaka Y, Song B S, Asano1 T, Noda S 2007 Opt. Express 15 17206
[11]	Kwon S H, Sünner T, Kamp M, Forchel A 2008 Opt. Express 16 4605
[12]	Peng Y S, Ye X L, Xu B, Niu J B, Jia R,Wang Z G, Liang S, Yang X H 2010 Acta Phys. Sin. 59 7073 (in Chinese) [彭银生, 叶小玲, 徐波, 牛洁斌, 贾锐, 王占国, 梁松, 杨晓红 2010 物理学报 59 7073]
[13]	Chen W, Xing M X, Ren G, Wang K, Du X Y, Zhang Y J, Zheng W H 2009 Acta Phys. Sin. 58 3955 (in Chinese) [陈微, 邢名欣, 任刚, 王科, 杜晓宇, 张冶金, 郑婉华 2009 物理学报 58 3955]
[14]	Jiang B, Zhang Y J, ZhouWJ, ChenW, Liu A J, ZhengWH 2011 Chin. Phys. B 20 024208
[15]	江斌, 刘安金, 陈微, 邢名欣, 周文君, 郑婉华 2010 物理学报 59 8548
[16]	Liu Y, Qin F, Wei Z Y, Meng Q B, Zhang D Z, Li Z Y 2009 Appl. Phys. Lett. 95 131116
[17]	Frandsen L H, Borel P I, Zhuang Y X, Harp?th A, Thorhauge M, Kristensen M 2004 Opt. Lett. 29 1623
[18]	Xiao Y F, Dong C H, Zou C L, Han Z F, Yang L, Guo G C 2007 Opt. Lett. 34 509
[19]	Xiao Y F, Zou C L, Li B B, Li Y, Dong C H, Han Z F, Gong Q H 2010 Phys. Rev. Lett. 105 153902
[20]	Hennessy K, Badolato A,Winger M, Gerace D, Atature M, Gulde S, Falt S, Hu E L, Imamoglu A 2007 Nature 445 896
[21]	Yoshie T, Scherer A, Hendrickson J, Khitrova G, Gibbs H M, Rupper G, Ell C, Shchekin O B, Deppe D G 2004 Nature 432 200
[22]	Englund D, Faraon A, Fushman I, Stoltz N, Petroff P, Vuckovic J 2007 Nature 450 857
[23]	Zhou C Z, Xiong Z G, Li Z Y 2009 Chin. Phys. Lett. 26 094201
[24]	Guo W H, Li W J, Huang Y Z 2001 IEEE Microw. Wirel. Co. 11 223

施引文献

[1]	John S 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2486
[2]	Yablonovitch E 1987 Phys. Rev. Lett. 58 2059
[3]	Chutinan A, Noda S 2000 Phys. Rev. B 62 4488
[4]	Zhou C Z, Liu Y Z, Li Z Y 2010 Chin. Phys. Lett. 27 084203
[5]	Takano H, Song B S, Asano T, Noda S 2006 Opt. Express 14 3491
[6]	Ren C, Tian J, Feng S, Tao H H, Liu Y Z, Ren K, Li Z Y, Cheng B Y, Zhang D Z 2006 Opt. Express 14 10014
[7]	Liu Y Z, Liu R J, Feng S, Ren C, Yang H F, Zhang D Z, Li Z Y 2008 Appl. Phys. Lett. 93 241107
[8]	Shinya A, Mitsugi S, Kuramochi E, Notomi M 2006 Opt. Express 14 12394
[9]	Akahane Y, Asano T, Song B S, Noda S 2003 Nature 425 944
[10]	Takahashi Y, Hagino H, Tanaka Y, Song B S, Asano1 T, Noda S 2007 Opt. Express 15 17206
[11]	Kwon S H, Sünner T, Kamp M, Forchel A 2008 Opt. Express 16 4605
[12]	Peng Y S, Ye X L, Xu B, Niu J B, Jia R,Wang Z G, Liang S, Yang X H 2010 Acta Phys. Sin. 59 7073 (in Chinese) [彭银生, 叶小玲, 徐波, 牛洁斌, 贾锐, 王占国, 梁松, 杨晓红 2010 物理学报 59 7073]
[13]	Chen W, Xing M X, Ren G, Wang K, Du X Y, Zhang Y J, Zheng W H 2009 Acta Phys. Sin. 58 3955 (in Chinese) [陈微, 邢名欣, 任刚, 王科, 杜晓宇, 张冶金, 郑婉华 2009 物理学报 58 3955]
[14]	Jiang B, Zhang Y J, ZhouWJ, ChenW, Liu A J, ZhengWH 2011 Chin. Phys. B 20 024208
[15]	江斌, 刘安金, 陈微, 邢名欣, 周文君, 郑婉华 2010 物理学报 59 8548
[16]	Liu Y, Qin F, Wei Z Y, Meng Q B, Zhang D Z, Li Z Y 2009 Appl. Phys. Lett. 95 131116
[17]	Frandsen L H, Borel P I, Zhuang Y X, Harp?th A, Thorhauge M, Kristensen M 2004 Opt. Lett. 29 1623
[18]	Xiao Y F, Dong C H, Zou C L, Han Z F, Yang L, Guo G C 2007 Opt. Lett. 34 509
[19]	Xiao Y F, Zou C L, Li B B, Li Y, Dong C H, Han Z F, Gong Q H 2010 Phys. Rev. Lett. 105 153902
[20]	Hennessy K, Badolato A,Winger M, Gerace D, Atature M, Gulde S, Falt S, Hu E L, Imamoglu A 2007 Nature 445 896
[21]	Yoshie T, Scherer A, Hendrickson J, Khitrova G, Gibbs H M, Rupper G, Ell C, Shchekin O B, Deppe D G 2004 Nature 432 200
[22]	Englund D, Faraon A, Fushman I, Stoltz N, Petroff P, Vuckovic J 2007 Nature 450 857
[23]	Zhou C Z, Xiong Z G, Li Z Y 2009 Chin. Phys. Lett. 26 094201
[24]	Guo W H, Li W J, Huang Y Z 2001 IEEE Microw. Wirel. Co. 11 223

[1]	高荣, 杨亚楠, 湛晨翌, 张宗祯, 邓宜, 王子潇, 梁坤, 冯素春. 基于双频泵浦正常色散碳化硅微环谐振腔的光频率梳设计. 物理学报, 2024, 73(3): 034203. doi: 10.7498/aps.73.20231442
[2]	方靖岳, 文之豪, 朱海碧涛, 李欣幸, 邓联文. 基于集成法布里-珀罗微腔阵列的16通道快照式多光谱成像. 物理学报, 2024, 73(7): 074205. doi: 10.7498/aps.73.20231775
[3]	刘幸, 郭红梅, 付饶, 范浩然, 冯帅, 陈笑, 李传波, 王义全. 基于环形微腔的多频段三角晶格光子晶体耦合腔波导光学传输特性. 物理学报, 2018, 67(23): 234201. doi: 10.7498/aps.67.20181579
[4]	董伟, 王志斌. 改进型混合表面等离子体微腔激光器的研究. 物理学报, 2018, 67(19): 195204. doi: 10.7498/aps.67.20180242
[5]	舒方杰. 微盘腔垂直耦合器特性的拓展分析. 物理学报, 2013, 62(6): 064212. doi: 10.7498/aps.62.064212
[6]	胡晓堃, 李江, 李贤, 陈耘辉, 栗岩锋, 柴路, 王清月. 太赫兹波发射晶体的亚波长微棱锥增透结构的设计与实验研究. 物理学报, 2013, 62(6): 060701. doi: 10.7498/aps.62.060701
[7]	张佳, 徐旭明, 何灵娟, 于天宝, 郭浩. 基于光子晶体共振耦合的四波长波分复用/解复用器. 物理学报, 2012, 61(5): 054213. doi: 10.7498/aps.61.054213
[8]	童星, 韩奎, 沈晓鹏, 吴琼华, 周菲, 葛阳, 胡晓娟. 基于光子晶体自准直环形谐振腔的全光均分束器. 物理学报, 2011, 60(6): 064217. doi: 10.7498/aps.60.064217
[9]	李岩, 傅海威, 邵敏, 李晓莉. 石墨点阵柱状光子晶体共振腔的温度特性. 物理学报, 2011, 60(7): 074219. doi: 10.7498/aps.60.074219
[10]	唐田田, 王德华, 黄凯云. 氢负离子在微腔中的光剥离研究. 物理学报, 2011, 60(5): 053203. doi: 10.7498/aps.60.053203
[11]	鲁辉, 田慧平, 李长红, 纪越峰. 基于二维光子晶体耦合腔波导的新型慢光结构研究. 物理学报, 2009, 58(3): 2049-2055. doi: 10.7498/aps.58.2049
[12]	刘漾, 巩华荣, 魏彦玉, 宫玉彬, 王文祥, 廖复疆. 有效抑制光子晶体加载矩形谐振腔中模式竞争的方法. 物理学报, 2009, 58(11): 7845-7851. doi: 10.7498/aps.58.7845
[13]	陈微, 邢名欣, 任刚, 王科, 杜晓宇, 张冶金, 郑婉华. 光子晶体微腔中高偏振单偶极模的研究. 物理学报, 2009, 58(6): 3955-3960. doi: 10.7498/aps.58.3955
[14]	徐登. 有机盐掺杂聚合物微腔的受激发射特性研究（已撤稿）. 物理学报, 2009, 58(4): 2781-2784. doi: 10.7498/aps.58.2781
[15]	杜晓宇, 郑婉华, 任刚, 王科, 邢名欣, 陈良惠. 二维光子晶体耦合腔阵列的慢波效应研究. 物理学报, 2008, 57(1): 571-575. doi: 10.7498/aps.57.571
[16]	朱永政, 尹计秋, 邱明辉. 非密堆积TiO2空心微球光子晶体的制备与能带分析. 物理学报, 2008, 57(12): 7725-7728. doi: 10.7498/aps.57.7725
[17]	董海霞, 江海涛, 杨成全, 石云龙. 含双负缺陷的一维光子晶体耦合腔的杂质带特性. 物理学报, 2006, 55(6): 2777-2780. doi: 10.7498/aps.55.2777
[18]	许兴胜, 熊志刚, 孙增辉, 杜伟, 鲁琳, 陈弘达, 金爱子, 张道中. 半导体量子阱材料微加工光子晶体的光学特性. 物理学报, 2006, 55(3): 1248-1252. doi: 10.7498/aps.55.1248
[19]	冯立娟, 江海涛, 李宏强, 张冶文, 陈鸿. 光子晶体耦合腔波导的色散特性. 物理学报, 2005, 54(5): 2102-2105. doi: 10.7498/aps.54.2102
[20]	吕明, 徐少辉, 张松涛, 何钧, 熊祖洪, 邓振波, 丁训民. 基于多孔硅分布Bragg反射镜的有机微腔的光学性质. 物理学报, 2000, 49(10): 2083-2088. doi: 10.7498/aps.49.2083

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