[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2018031896A - Optical buffer element structure, method for producing the same, and analyzing method therefor - Google Patents

Optical buffer element structure, method for producing the same, and analyzing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2018031896A
JP2018031896A JP2016164148A JP2016164148A JP2018031896A JP 2018031896 A JP2018031896 A JP 2018031896A JP 2016164148 A JP2016164148 A JP 2016164148A JP 2016164148 A JP2016164148 A JP 2016164148A JP 2018031896 A JP2018031896 A JP 2018031896A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
metamaterial
element structure
buffer element
optical waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016164148A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智宏 雨宮
Tomohiro Amemiya
智宏 雨宮
雄哉 庄司
Yuya Shoji
雄哉 庄司
滋久 荒井
Shigehisa Arai
滋久 荒井
徹 金澤
Toru Kanazawa
徹 金澤
伸彦 西山
Nobuhiko Nishiyama
伸彦 西山
哲弥 水本
Tetsuya Mizumoto
哲弥 水本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Tokyo Institute of Technology NUC
Priority to JP2016164148A priority Critical patent/JP2018031896A/en
Publication of JP2018031896A publication Critical patent/JP2018031896A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

【課題】既存のシリコン系集積素子との整合性が良好な光バッファ素子構造、その製造方法、およびその解析方法を提供する。【解決手段】クラッド60に囲まれて光を伝搬するシリコンコア70を有する光導波路80を備えている光素子50である。光素子50の光導波路80は、シリコンコア70の上面部72に凸部74を有している。そして、凸部74に隣接して、負のグースヘンシェンシフトを示すメタマテリアル100を備えている。【選択図】図7The present invention provides an optical buffer device structure having good matching with an existing silicon-based integrated device, a manufacturing method thereof, and an analysis method thereof. An optical element includes an optical waveguide having a silicon core that is surrounded by a clad and propagates light. The optical waveguide 80 of the optical element 50 has a convex portion 74 on the upper surface portion 72 of the silicon core 70. And the metamaterial 100 which shows a negative Goose-Henschen shift is provided adjacent to the convex part 74. FIG. [Selection] Figure 7

Description

本発明は、光バッファ素子構造、その製造方法、およびその解析方法に関する。   The present invention relates to an optical buffer element structure, a manufacturing method thereof, and an analysis method thereof.

従来、負のグースヘンシェンシフト(Goos-Hanchen shift)による光トラップ効果により、光遅延を行う光素子が知られている(例えば、特許文献1等参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, an optical element that performs optical delay by an optical trap effect due to a negative Goos-Hanchen shift is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−164577号公報JP 2011-164777 A

しかしながら、このような従来の光バッファ素子構造では、光導波路層と反射層との界面にライン状の凹凸を周期的に形成している。凹凸の溝方向は、光の方向と直交して多数形成しなれればばらない。このため、作成が容易ではない上、既存の他のシリコン系集積素子と同一製造工程を経て作成しないので、シリコン系集積素子の製造工程との整合性が良好ではなかった。   However, in such a conventional optical buffer element structure, line-shaped irregularities are periodically formed at the interface between the optical waveguide layer and the reflective layer. A large number of concave and convex groove directions must be formed orthogonal to the light direction. For this reason, it is not easy to produce, and since it is not produced through the same manufacturing process as other existing silicon-based integrated elements, the consistency with the manufacturing process of silicon-based integrated elements is not good.

そこで、本発明は、既存のシリコン系集積素子との整合性が良好な光バッファ素子構造、その製造方法、およびその解析方法を提供することを課題としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical buffer element structure having good matching with existing silicon-based integrated elements, a manufacturing method thereof, and an analysis method thereof.

本発明に係る光バッファ素子構造は、クラッドに囲まれて光を伝搬するシリコンコアを有する光導波路を備え、光導波路は、シリコンコアの上面部に凸部を有して、凸部に隣接して、負のグースヘンシェンシフトを示すメタマテリアルを備えたことを特徴としている。   An optical buffer element structure according to the present invention includes an optical waveguide having a silicon core that is surrounded by a clad and propagates light. The optical waveguide has a convex portion on an upper surface portion of the silicon core and is adjacent to the convex portion. It features a metamaterial that exhibits a negative Goose Henschen shift.

このような構成によれば、メタマテリアルの負のグースヘンシェンシフトによって光導波路の内部を伝搬する光が遅延する。   According to such a configuration, the light propagating inside the optical waveguide is delayed by the negative Goose Henschen shift of the metamaterial.

本発明によれば、既存のシリコンコアを備えるシリコン系集積素子と組み合わせて利用する際の整合性が良好な光バッファ素子構造、その製造方法、およびその解析方法が提供される。   According to the present invention, there is provided an optical buffer element structure having good matching when used in combination with a silicon-based integrated element having an existing silicon core, a manufacturing method thereof, and an analysis method thereof.

通信ネットワークにて光ネットワークと、電気的データネットワークとが混在している様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the optical network and the electrical data network are mixed in the communication network. 光ルータが複数のデータ列を干渉させることなく合流させる様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that an optical router merges several data strings, without making it interfere. メタマテリアルを用いた光バッファの特性を他の光バッファと比較した表である。It is the table | surface which compared the characteristic of the optical buffer using a metamaterial with another optical buffer. 光導波路で光の伝搬を説明する光バッファ素子構造の模式図である。It is a schematic diagram of the optical buffer element structure explaining the propagation of light in an optical waveguide. 負のグースヘンシェンシフトを説明する光バッファ素子構造の模式図である。It is a schematic diagram of the optical buffer element structure explaining a negative Goose Henschen shift. 比較例の光導波路の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the optical waveguide of a comparative example. 実施形態の光バッファ素子構造で、要部の構造を説明する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view explaining the structure of the principal part by the optical buffer element structure of embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造で、図7中VIII−VIII線に沿った位置での要部の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part at a position along the line VIII-VIII in FIG. 7 in the optical buffer element structure of the embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造で、設定される寸法関係を用いて要部の構造を説明する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view explaining the structure of the principal part using the set dimensional relationship in the optical buffer element structure of the embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造で、要部の周囲の磁界を示し、図9中矢視X方向から見た模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a magnetic field around a main part in the optical buffer element structure of the embodiment, viewed from the direction of arrow X in FIG. 9. 実施形態の光バッファ素子構造で、要部の周囲の電界を示し、図9中XI−XI線に沿った位置での模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram at a position along the line XI-XI in FIG. 9, showing an electric field around a main part in the optical buffer element structure of the embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造で、周波数に依存するメタマテリアルの寸法について説明する図である。It is a figure explaining the dimension of the metamaterial depending on a frequency with the optical buffer element structure of embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造で、光がトラップされた様子を示す分散曲線の図である。It is a figure of the dispersion | distribution curve which shows a mode that the light was trapped with the optical buffer element structure of embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造で、光がトラップされた様子を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a mode that the light was trapped with the optical buffer element structure of embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造で、光がトラップされた際の損失を示す図である。It is a figure which shows the loss when the light is trapped with the optical buffer element structure of embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造の製造方法を示し、(a)は、積層された二酸化ケイ素層およびシリコン層の様子を示す模式的な断面図である。(b)は、ドライエッチングされた様子を示す模式的な断面図である。(c)は、酸化アルミ膜層が形成された様子を示す模式的な断面図である。(d)は、メタマテリアルが蒸着された様子を示す模式的な断面図である。(e)は、シリコン層がエッチングされた様子を示す模式的な断面図である。(f)は、周囲に二酸化ケイ素層が被覆された様子を示す模式的な断面図である。The manufacturing method of the optical buffer element structure of embodiment is shown, (a) is typical sectional drawing which shows the mode of the laminated | stacked silicon dioxide layer and a silicon layer. (B) is typical sectional drawing which shows a mode that dry etching was carried out. (C) is typical sectional drawing which shows a mode that the aluminum oxide film layer was formed. (D) is typical sectional drawing which shows a mode that the metamaterial was vapor-deposited. (E) is typical sectional drawing which shows a mode that the silicon layer was etched. (F) is typical sectional drawing which shows a mode that the silicon dioxide layer was coat | covered by the circumference | surroundings. 実施形態の光バッファ素子構造の解析方法で、解析される光バッファ素子構造を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the optical buffer element structure analyzed with the analysis method of the optical buffer element structure of embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造の解析方法で、単純化の工程を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the simplification process with the analysis method of the optical buffer element structure of embodiment. 実施形態の光バッファ素子構造の解析方法で、単純化の工程を含む解析の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the analysis process including the simplification process in the analysis method of the optical buffer element structure of the embodiment.

本発明の実施形態について、図1乃至図19を参照して詳細に示す。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、通信ネットワーク1にて、光通信ネットワーク2と電気的データネットワーク3とが混在している様子を示す模式図である。
光通信等において、光パケット信号の円滑な通信を確保するため、各ネットワーク間に介挿されるルータには、データのバッファリング機能やルーティング(経路制御)機能が設けられている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which an optical communication network 2 and an electrical data network 3 are mixed in the communication network 1.
In optical communication or the like, in order to ensure smooth communication of optical packet signals, a router inserted between each network is provided with a data buffering function and a routing (path control) function.

具体的には、一般的に光・電気変換(光→光検出器→電気→メモリ→半導体レーザー→光)機能を備えたルータが光から変換された電気の状態でデータをバッファリングして、再度、光に戻す信号処理を実施している。
しかしながら、高速の光通信では、1Tbps程度の切り替え速度が必要で、従来の手法では、通信速度が低下してしまう。
また、光・電気変換を行う際に消費電力が大きいといった問題もあった。
Specifically, a router equipped with an optical / electrical conversion function (light → photodetector → electricity → memory → semiconductor laser → light) generally buffers data in the state of electricity converted from light, The signal processing for returning to light is performed again.
However, high-speed optical communication requires a switching speed of about 1 Tbps, and the conventional method reduces the communication speed.
There is also a problem that power consumption is large when performing optical / electrical conversion.

このため、光信号を光のままで信号処理することにより、速度の低下が少なく消費電力を減少させることができる光ルータ10の開発が近年進められてきている。   For this reason, development of an optical router 10 that can reduce power consumption with little decrease in speed by processing an optical signal as light has been progressing in recent years.

図2は、光ルータ10が複数の回線Ch.1、Ch.2(図1参照)を流れるデータ列A,Bを干渉させることなく合流させて、回線Ch.3にデータ列Cを流す様子を示す概念図である。
このようなものでは、光ファイバ11を介して回線Ch.1からデータ列Aがまた、光ファイバ12を介して回線Ch.2からデータ列Bが光ルータ10に入射する。
入射前のタイミングt1では、Ch.1のデータ列Aのデータの存在しない箇所にCh.2のデータ列Bのデータを合成する。これにより、光ルータ10のCh.3に出力されるデータ列Cを、干渉する箇所のない1つのデータ列Cにまとめることができる(タイミングt4参照)。
2 shows that the optical router 10 has a plurality of lines Ch. 1, Ch. 2 (see FIG. 1), the data streams A and B are joined together without interference, and the line Ch. 3 is a conceptual diagram showing a state in which a data string C is sent to FIG.
In such a case, the line Ch. 1 to the data string A are also transmitted via the optical fiber 12 to the line Ch. 2, the data string B enters the optical router 10.
At timing t1 before incidence, Ch. 1 in the data string A where no data exists. The data of the second data string B is synthesized. As a result, the Ch. 3 can be combined into one data string C having no interference (see timing t4).

しかしながら、タイミングt2,t3では、データ列Aのデータとデータ列Bのデータとをそのまま合成すると、干渉してしまう。このため、光ルータ10では、データ列Aのデータがない部分にデータ列Bのデータが来るように光バッファ等でバッファリング(遅延)させる必要がある。
光ルータ10では、バッファリングによりデータ列Bのタイミングを遅らせてから合成すると、データ列Aのデータとデータ列Bのデータとは干渉しなくなる(タイミングt5,t6参照)。
However, if the data of the data string A and the data of the data string B are combined as they are at the timings t2 and t3, interference occurs. For this reason, the optical router 10 needs to be buffered (delayed) by an optical buffer or the like so that data in the data string B comes to a portion where there is no data in the data string A.
In the optical router 10, when the data string B is combined after being delayed by buffering, the data in the data string A and the data in the data string B do not interfere with each other (see timings t5 and t6).

一般的に光バッファとしては、ファイバ遅延バッファ、PhC(フォトニッククリスタル)バッファ、メタマテリアルバッファが知られている。
図3は、メタマテリアルを用いた光バッファの特性を他の光バッファと比較した表である。
ファイバ遅延バッファは、長尺(数km〜数十km)の光ファイバーケーブルを通過させて、光を遅延させるものである。
しかしながら、このようなファイバ遅延バッファでは、バッファ装置そのものが大型化してしまうといった問題があった。
Generally, fiber delay buffers, PhC (photonic crystal) buffers, and metamaterial buffers are known as optical buffers.
FIG. 3 is a table comparing the characteristics of optical buffers using metamaterials with other optical buffers.
The fiber delay buffer delays light through a long optical fiber cable (several kilometers to several tens of kilometers).
However, such a fiber delay buffer has a problem that the buffer device itself becomes large.

また、たとえば、PhCバッファは、フォトニック結晶を用いたスローライトの効果によりある程度まで小型化することが可能となる。
しかしながら、光の遅延時間を連続的に制御することができず、バッファリングが可能な時間も固定されてしまうことから、全ての干渉を取り除くことができなかった。
そこで、メタマテリアルバッファと呼ばれ、負のグースヘンシェンシフトによって光トラップ効果を発揮させて、シリコンコアの内部を伝搬する光を遅延させるメタマテリアルを備えた光バッファ素子構造が提案されている。
Further, for example, the PhC buffer can be downsized to some extent due to the effect of slow light using a photonic crystal.
However, the delay time of light cannot be continuously controlled, and the time during which buffering is possible is also fixed, so that all interference cannot be removed.
Therefore, an optical buffer element structure called a metamaterial buffer, which has a metamaterial that delays light propagating through the silicon core by exhibiting an optical trap effect by a negative Goose Henschen shift, has been proposed.

まず、メタマテリアルの負のグースヘンシェンシフトによる光トラップの原理について簡単に説明する。
図4は、光導波路で光の伝搬を説明する光バッファ素子構造の模式図である。
ここで、光導波路を構成するシリコンコア20の一面側には、二酸化ケイ素層21が設けられている。二酸化ケイ素層21は、シリコンコア20の一面側を熱で酸化させて形成される。そして、この二酸化ケイ素層21は、シリコンコア20の屈折率3.5よりも低い屈折率1.5を有していて、界面で光を反射させてシリコンコア20内に閉じ込めることができる。
First, the principle of the optical trap due to the negative Goose-Henschen shift of the metamaterial will be briefly described.
FIG. 4 is a schematic diagram of an optical buffer element structure for explaining the propagation of light through an optical waveguide.
Here, a silicon dioxide layer 21 is provided on one surface side of the silicon core 20 constituting the optical waveguide. The silicon dioxide layer 21 is formed by oxidizing one side of the silicon core 20 with heat. The silicon dioxide layer 21 has a refractive index 1.5 lower than the refractive index 3.5 of the silicon core 20, and can reflect light at the interface and confine it in the silicon core 20.

シリコンコア20の他面側には、メタマテリアル31にて構成されるメタマテリアル層30が設けられている。この実施形態のメタマテリアル31は、金(Au)によって構成されていて、メタマテリアル層30の誘電率(ε)および透磁率(μ)は、双方とも正である(ε>0,μ>0)。
この状態では、input側から導入された光は、シリコンコア20によって構成される光導波路内を伝播する際、二酸化ケイ素層21およびメタマテリアル層30との各界面にて反射されながらoutput側から放出される。
A metamaterial layer 30 composed of a metamaterial 31 is provided on the other surface side of the silicon core 20. The metamaterial 31 of this embodiment is made of gold (Au), and both the dielectric constant (ε) and the magnetic permeability (μ) of the metamaterial layer 30 are positive (ε> 0, μ> 0). ).
In this state, the light introduced from the input side is emitted from the output side while being reflected at each interface between the silicon dioxide layer 21 and the metamaterial layer 30 when propagating through the optical waveguide constituted by the silicon core 20. Is done.

図5は、負のグースヘンシェンシフトによって光がトラップされる様子を説明する光バッファ素子構造の模式図である。
メタマテリアル31は、金属微細構造によって、与えられる光または電圧による電磁界の共振にて、比透磁率を変化させることにより、負の屈折率を有することができる。
ここで、メタマテリアル層30の誘電率(ε)および透磁率(μ)が負である(ε<0,μ<0)と、シリコンコア20とメタマテリアル層30との界面で、シリコンコア20の内部を伝搬する光は、負のグースヘンシェンシフトによって、トラップされて遅延する。
このように、output側から放出される光は、input側から導入された際の光信号のデータ列を維持したまま、遅延する。遅延量は、与えられる光または電圧を調整することによって制御できる。このためメタマテリアル31の負のグースヘンシェンシフトによる光トラップを用いれば、遅延量を可変して制御することが可能な遅延バッファを得ることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram of an optical buffer element structure for explaining how light is trapped by a negative Goose Henschen shift.
The metamaterial 31 can have a negative refractive index by changing the relative permeability by the resonance of the electromagnetic field due to the applied light or voltage due to the metal microstructure.
Here, when the dielectric constant (ε) and the magnetic permeability (μ) of the metamaterial layer 30 are negative (ε <0, μ <0), the silicon core 20 at the interface between the silicon core 20 and the metamaterial layer 30. The light propagating inside is trapped and delayed by the negative Goose Henschen shift.
In this way, the light emitted from the output side is delayed while maintaining the data sequence of the optical signal when introduced from the input side. The amount of delay can be controlled by adjusting the applied light or voltage. For this reason, if an optical trap based on the negative Goose-Henschen shift of the metamaterial 31 is used, a delay buffer that can be controlled by varying the delay amount can be obtained.

図6は、比較例の光ルータ10に用いられる光導波路の構成を説明する斜視図である。
比較例のメタマテリアル15は、金属微細構造が具現化された一例である。
すなわち、比較例の光ルータ10は、光を閉じ込めて導波するシリコンコア14の上面部14aに、複数のメタマテリアル15を整列し配置している。メタマテリアル15は、負のグースヘンシェンシフトにより光トラップ効果を発揮する光バッファとしての役割を担う。
各メタマテリアル15は、略同一の厚さで平面視略C字状のリングであり、上面部14aに平坦面を沿わせて倒された状態で、リングの方向が揃うように配列されることにより、負のグースヘンシェンシフト効果を発揮する。
FIG. 6 is a perspective view illustrating the configuration of an optical waveguide used in the optical router 10 of the comparative example.
The metamaterial 15 of the comparative example is an example in which a metal microstructure is embodied.
That is, in the optical router 10 of the comparative example, a plurality of metamaterials 15 are arranged and arranged on the upper surface portion 14a of the silicon core 14 that confines and guides light. The metamaterial 15 plays a role as an optical buffer that exhibits an optical trap effect by negative Goose Henschen shift.
Each metamaterial 15 is a substantially C-shaped ring in plan view with substantially the same thickness, and is arranged so that the directions of the rings are aligned in a state where the metamaterial 15 is tilted along the flat surface on the upper surface portion 14a. Due to this, the negative Goose Hengshen shift effect is exhibited.

このように構成された比較例のメタマテリアル15は、隣接するシリコンコア14のシリコン材料内のキャリアを励起する。そして、与えられる光または電圧を調整することにより、メタマテリアル15のキャパシタ特性を変動させると、キャリアプラズマ効果によってキャリアの生成と消滅とが交互に行なわれる。このように、メタマテリアル15の特性の変化を誘起して、光導波路内を伝播する光の速度を動的制御することができる。   The metamaterial 15 of the comparative example configured in this way excites carriers in the silicon material of the adjacent silicon core 14. When the capacitor characteristics of the metamaterial 15 are changed by adjusting the light or voltage to be applied, carriers are generated and disappeared alternately by the carrier plasma effect. In this way, the speed of light propagating in the optical waveguide can be dynamically controlled by inducing a change in the characteristics of the metamaterial 15.

すなわち、光励起または電圧の印加が停止している状態では、キャリアは消滅して光導波路内を伝播する光は、光トラップされて遅延する。
そして、光励起または電圧の印加により、キャリアが生成されて光導波路内を伝搬する光は、トラップされることなく、遅延しない。
このため、与えられる光または電圧のスイッチング制御を行うことにより、メタマテリアルの特性に変調を与え、キャリアの生成と消滅時間との比率を調整して、可変して制御することが可能な遅延バッファとして遅延時間を制御することができる。
That is, in a state where photoexcitation or voltage application is stopped, carriers disappear and light propagating in the optical waveguide is optically trapped and delayed.
The light generated by the optical excitation or voltage application and propagating in the optical waveguide is not trapped and is not delayed.
For this reason, the delay buffer can be controlled variably by adjusting the ratio of the carrier generation and extinction time by modulating the metamaterial characteristics by switching the applied light or voltage. The delay time can be controlled as follows.

しかしながら、図6に示すように、平面視略C字状のメタマテリアル15は、上面部14aに沿って倒された状態で配設される。また、メタマテリアル15のリングの直径は、約百nm程度と微細である。このような寸法のメタマテリアル15は、所望の形状に形成しにくい。さらに金属蒸着工程後のリフトオフプロセス中に、メタマテリアル15の面外方向Cへ剥離させる方向の力が加わりやすい。   However, as shown in FIG. 6, the substantially C-shaped metamaterial 15 in plan view is disposed in a state of being tilted along the upper surface portion 14 a. Further, the diameter of the ring of the metamaterial 15 is as fine as about 100 nm. The metamaterial 15 having such dimensions is difficult to form in a desired shape. Further, during the lift-off process after the metal vapor deposition step, a force in the direction of peeling in the out-of-plane direction C of the metamaterial 15 is easily applied.

このため、メタマテリアル15に部分的な浮き上がりが生じたり、メタマテリアル15の形状が変形する。さらに、配置される位置も所定位置からずれてしまう虞がある。
したがって、シリコン系集積素子と同じ製造工程で、同一形状を保ちながら、複数のメタマテリアル15を所望の位置に整列させることは困難であった。
特にメタマテリアル15に負のグースヘンシェンシフトによる光トラップ効果を発揮させるためには、平面視略C字状の形状を高い寸法精度にて形成することが要求される。
For this reason, partial lifting occurs in the metamaterial 15 or the shape of the metamaterial 15 is deformed. Furthermore, there is a possibility that the position at which the lens is disposed is shifted from the predetermined position.
Therefore, it is difficult to align the plurality of metamaterials 15 at desired positions while maintaining the same shape in the same manufacturing process as the silicon-based integrated device.
In particular, in order for the metamaterial 15 to exhibit the light trap effect due to the negative Goose Henschen shift, it is required to form a substantially C-shaped shape in plan view with high dimensional accuracy.

そこで、本実施形態は、既存のシリコンコアを備えるシリコン系集積素子と組み合わせて利用する際の整合性が良好で、負のグースヘンシェンシフトによる光トラップ効果を発揮させることが可能な光バッファ素子構造を提供するものである。   Therefore, this embodiment provides an optical buffer element that has good matching when used in combination with a silicon-based integrated element having an existing silicon core and can exhibit an optical trap effect due to a negative Goose Henschen shift. Provide structure.

図7は、本発明の実施形態の光バッファ素子構造で、要部の構造を説明する模式的な斜視図である。
この実施形態の光素子50は、クラッド60に囲まれて光を伝搬するシリコンコア70を有するシリコン導波路としての光導波路80を備えている。
光導波路80は、シリコンコア70の上面部72に凸部74を一体に有している。この実施形態の凸部74は、伝搬する光の波長λと比較して小さな幅寸法wおよび高さ寸法hを有している(図9参照)。そして、凸部74は、光導波路80の延設方向に沿って、ほぼ同じ断面をもって直線状に連続してシリコンコア70に一体となるように形成されている。
FIG. 7 is a schematic perspective view illustrating the structure of the main part of the optical buffer element structure according to the embodiment of the present invention.
The optical element 50 of this embodiment includes an optical waveguide 80 as a silicon waveguide having a silicon core 70 that is surrounded by a clad 60 and propagates light.
The optical waveguide 80 integrally has a convex portion 74 on the upper surface portion 72 of the silicon core 70. The convex portion 74 of this embodiment has a width dimension w and a height dimension h that are smaller than the wavelength λ of the propagating light (see FIG. 9). The convex portions 74 are formed so as to be integrated with the silicon core 70 in a straight line with substantially the same cross section along the extending direction of the optical waveguide 80.

また、この凸部74に隣接して、負のグースヘンシェンシフトを示す複数のメタマテリアル100…が備えられている。このメタマテリアル100は、金(Au)およびチタン(Ti)を有して構成されていて、凸部74側にチタン層を設けることにより、蒸着による金層の接着力を向上させている。そして、このメタマテリアル100は、負のグースヘンシェンシフトによる光トラップ効果を発揮させて、光導波路80内を伝搬する光を遅延させる。   In addition, a plurality of metamaterials 100 exhibiting a negative Goose Henschen shift are provided adjacent to the convex portion 74. The metamaterial 100 includes gold (Au) and titanium (Ti), and improves the adhesion of the gold layer by vapor deposition by providing a titanium layer on the convex portion 74 side. This metamaterial 100 delays light propagating in the optical waveguide 80 by exhibiting an optical trap effect due to negative Goose Henschen shift.

さらに、この実施形態のメタマテリアル100は、光の進行方向に平行な三枚の平面としての上面部110,および側面部120,130を有している。
これらの上面部110および側面部120,120は、凸部74の上方から凸部74の外側面に密着するようにメタマテリアル100を蒸着させることにより、出隅部が略直角に屈曲された状態で連続して、かつ各面は平坦に形成されている。
このため、これらの上面部110および側面部120,120によって構成される三枚の平面は、面延設方向を光の進行方向に平行に沿わせてそれぞれ凸部74に密着されて、かつ凸部74に垂直な断面においては、起立した略コ字状を呈して、略コ字状の開放端をシリコンコア70に向けてこれらの上面部110および側面部120,120が一体となるように凸部74に嵌合されている。
Furthermore, the metamaterial 100 of this embodiment has an upper surface portion 110 and side surface portions 120 and 130 as three planes parallel to the traveling direction of light.
The upper surface portion 110 and the side surface portions 120, 120 are bent at a substantially right angle by depositing the metamaterial 100 so as to be in close contact with the outer surface of the convex portion 74 from above the convex portion 74. And each surface is formed flat.
For this reason, the three flat surfaces constituted by the upper surface portion 110 and the side surface portions 120 and 120 are in close contact with the convex portion 74 with the surface extending direction parallel to the light traveling direction, In a cross-section perpendicular to the portion 74, the upper surface portion 110 and the side surface portions 120, 120 are integrated so that the substantially U-shape is raised and the open end of the substantially U shape faces the silicon core 70. The protrusion 74 is fitted.

光素子50には、光の進行方向に垂直な平面を有して形成された複数のメタマテリアル100が凸部74の延設方向に沿って一定間隔L1(たとえば、100nm)を空けて、配置されている。実施形態では、1つのメタマテリアル100を1ユニットとして捉え、直列に4つのメタマテリアル100を配置した4ユニットから構成される光素子50が示されている。
そして、この光素子50の長手方向の寸法Lが約0.6〜1μm以下となるように構成されている。
しかしながら、特にこれに限らず、1つのメタマテリアル100にて構成される1ユニットの全長を約15〜20nmとしてもよい。そして、メタマテリアル100の個数は、特に限定されるものではなく、単数またはいずれの複数個であってもよい。
In the optical element 50, a plurality of metamaterials 100 having a plane perpendicular to the traveling direction of light are arranged with a constant interval L1 (for example, 100 nm) along the extending direction of the convex portions 74. Has been. In the embodiment, an optical element 50 including four units in which one metamaterial 100 is regarded as one unit and four metamaterials 100 are arranged in series is shown.
And the length L of this optical element 50 is comprised so that it may become about 0.6-1 micrometer or less.
However, the present invention is not limited to this, and the total length of one unit composed of one metamaterial 100 may be about 15 to 20 nm. And the number of the metamaterial 100 is not specifically limited, Single or any plural may be sufficient.

図8は、実施形態の光バッファ素子構造で、図7中VIII−VIII線に沿った位置での要部の断面図である。
この実施形態の光導波路80を形成するシリコンコア70の周囲には、酸化膜としての酸化アルミニウム(Al2O3)の被膜部76が設けられている。また、被膜部76の周囲に酸化ケイ素(SiO)にて構成されるクラッド60が設けられている。
そして、光導波路80外に設けられた図示省略の制御装置からは、電気または光による外部信号90が与えられる。酸化アルミニウムの被膜部76は、ゲート酸化膜として電圧が印加された際にキャリアを生成させる。これにより、メタマテリアルの特性に変調を与え、遅延時間を制御することができる。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part at the position along the line VIII-VIII in FIG. 7 in the optical buffer element structure of the embodiment.
A coating 76 of aluminum oxide (Al 2 O 3) as an oxide film is provided around the silicon core 70 that forms the optical waveguide 80 of this embodiment. A clad 60 made of silicon oxide (SiO 2 ) is provided around the coating portion 76.
A control device (not shown) provided outside the optical waveguide 80 receives an external signal 90 by electricity or light. The aluminum oxide coating 76 generates carriers when a voltage is applied as a gate oxide film. Thereby, the property of the metamaterial can be modulated and the delay time can be controlled.

図9は、実施形態の光バッファ素子構造で、設定される寸法関係を用いて要部の構造を説明する模式的な斜視図である。
シリコンコア70の凸部74は、光導波路80の延設方向Lに対して直交する方向において、幅寸法wおよび高さ寸法hを有して、シリコンコア70の幅方向略中央に、光の進行方向に直交する略正方形の断面形状となるように形成されている。
FIG. 9 is a schematic perspective view illustrating the structure of the main part using the set dimensional relationship in the optical buffer element structure of the embodiment.
The protrusion 74 of the silicon core 70 has a width dimension w and a height dimension h in a direction orthogonal to the extending direction L of the optical waveguide 80, and the It is formed so as to have a substantially square cross-sectional shape orthogonal to the traveling direction.

また、凸部74に被せられるメタマテリアル100の厚さ寸法を一定寸法a(たとえば、a=約15〜20nm)とするとともに、光導波路80の延設方向Lに沿った奥行き寸法を一定寸法d(たとえば、d=約50nm)、幅寸法w(たとえば、w=約50nm)および高さ寸法h(たとえば、h=約50nm)を有している。
このため、光の波長をλ=1550nmとすると、凸部74は伝搬する光の波長λと比較して、充分小さな幅寸法wおよび高さ寸法hを有することとなる。したがって、メタマテリアル100は、負のグースヘンシェンシフトによって光導波路80内を伝搬する光を遅延させることができる。
Further, the thickness dimension of the metamaterial 100 that covers the convex portion 74 is set to a fixed dimension a (for example, a = about 15 to 20 nm), and the depth dimension along the extending direction L of the optical waveguide 80 is set to a fixed dimension d. (Eg, d = about 50 nm), width dimension w (eg, w = about 50 nm) and height dimension h (eg, h = about 50 nm).
Therefore, when the wavelength of light is λ = 1550 nm, the convex portion 74 has a sufficiently small width dimension w and height dimension h as compared with the wavelength λ of propagating light. Therefore, the metamaterial 100 can delay the light propagating in the optical waveguide 80 by the negative Goose Henschen shift.

図10は、実施形態の光バッファ素子構造で、要部の周囲の磁界を示し、図9中矢視X方向から見た模式図である。
また、図11は、実施形態の光バッファ素子構造で、要部の周囲の電界を示し、図9中XI−XI線に沿った位置での模式図である。
シリコンコア70内の磁界および電界は、メタマテリアル100のキャパシタ特性の変動によるキャリアプラズマ効果を生じさせて、光トラップを行うキャリアの生成と消滅とに影響を与える。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the magnetic field around the main part in the optical buffer element structure of the embodiment, viewed from the X direction in FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the electric field around the main part in the optical buffer element structure of the embodiment, at a position along the line XI-XI in FIG.
The magnetic field and electric field in the silicon core 70 cause a carrier plasma effect due to fluctuations in the capacitor characteristics of the metamaterial 100, thereby affecting the generation and annihilation of carriers that perform optical trapping.

特に負のグースヘンシェンシフトによる光トラップ効果を発揮させるためには、メタマテリアル100の幅寸法wおよび高さ寸法hに高い寸法精度が要求される。
図12は、実施形態の光バッファ素子構造で、周波数に依存するメタマテリアルの寸法について説明する図である。
図12では、縦軸にメタマテリアルの高さ寸法hを、横軸にメタマテリアルの幅寸法wをそれぞれ表している。破線で示す等高線は、どの周波数でメタマテリアルが光トラップ効果を発揮するように動作するかを示している。
メタマテリアルは、光の周波数に依存して負のグースヘンシェンシフトによる光トラップ効果が起こる寸法が相違する。
実施形態では、点線Bで示す光通信に用いる周波数193THzによって動作するように、この点線Bに近い寸法関係である高さ寸法h=50nm、幅寸法w=50nmのメタマテリアル100が採用された。
In particular, high dimensional accuracy is required for the width dimension w and the height dimension h of the metamaterial 100 in order to exhibit the optical trap effect due to the negative Goose Henschen shift.
FIG. 12 is a diagram illustrating the frequency-dependent metamaterial dimensions in the optical buffer element structure of the embodiment.
In FIG. 12, the vertical dimension represents the height dimension h of the metamaterial, and the horizontal axis represents the width dimension w of the metamaterial. Contour lines indicated by broken lines indicate at which frequency the metamaterial operates to exhibit the light trapping effect.
Metamaterials have different dimensions depending on the frequency of light in which the optical trap effect due to the negative Goose Henschen shift occurs.
In the embodiment, the metamaterial 100 having a height dimension h = 50 nm and a width dimension w = 50 nm, which are close to the dotted line B, is employed so as to operate at a frequency of 193 THz used for optical communication indicated by the dotted line B.

図13は、実施形態の光バッファ素子構造で、光がトラップされた様子を示す分散曲線の図である。
ここでは、横軸は、β伝搬乗数(real=実部)を示している。また、縦軸は、光の波長ω/c(μm−1)を示している。そして、分散曲線の傾きは、遅延すなわち反射率を示し、傾き角度が0に近接するほど光がトラップされていることを示している。
FIG. 13 is a dispersion curve showing how light is trapped in the optical buffer element structure of the embodiment.
Here, the horizontal axis indicates the β propagation multiplier (real = real part). The vertical axis indicates the wavelength ω / c (μm −1 ) of light. The slope of the dispersion curve indicates the delay, that is, the reflectance. The closer the tilt angle is to 0, the more light is trapped.

また、比較のために真空中の光を示すライトラインC(Light line)が示されている。
そして、このライトラインCと比較して傾きが緩やかなデバイスカーブD(Device curve:λ〜1550nm)は、実施形態の光素子50の光導波路80内を伝搬する光を示している。
For comparison, a light line C (Light line) indicating light in a vacuum is shown.
A device curve D (Device curve: λ to 1550 nm) having a gentler slope than the light line C indicates light propagating in the optical waveguide 80 of the optical element 50 of the embodiment.

図14は、実施形態の光バッファ素子構造で、光がトラップされた様子を示す図13中A部の拡大図である。
光素子50の凸部74の寸法が高さ寸法h=50nm、幅寸法w=50nmであるメタマテリアル100によって、光導波路80内の光がトラップされると、ω/c(μm−1)=約4付近では、光バッファとして利用可能な充分な遅延が生じることを確認できた。
FIG. 14 is an enlarged view of a part A in FIG. 13 showing a state in which light is trapped in the optical buffer element structure of the embodiment.
When light in the optical waveguide 80 is trapped by the metamaterial 100 in which the dimensions of the convex portions 74 of the optical element 50 are the height dimension h = 50 nm and the width dimension w = 50 nm, ω / c (μm −1 ) = In the vicinity of about 4, it was confirmed that a sufficient delay that can be used as an optical buffer occurred.

図15は、実施形態の光バッファ素子構造で、光がトラップされた際の損失を示す図である。
横軸は、β伝搬乗数(imag=虚部)を示している。メタマテリアル100によって光導波路80内の光がトラップされる、ω/c(μm−1)=約4付近では、損失が大きくなっていることがわかる(図3参照)。このように損失と遅延とには、相関関係が存在し、ω/c(μm−1)=約4付近でメタマテリアル100が強く相互作用を及ぼして光を遅延させていることがわかる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a loss when light is trapped in the optical buffer element structure of the embodiment.
The horizontal axis represents the β propagation multiplier (imag = imaginary part). It can be seen that the loss increases in the vicinity of ω / c (μm −1 ) = about 4 where the light in the optical waveguide 80 is trapped by the metamaterial 100 (see FIG. 3). Thus, there is a correlation between loss and delay, and it can be seen that the metamaterial 100 has a strong interaction and delays light in the vicinity of ω / c (μm −1 ) = about 4.

[光バッファ素子構造の製造方法]
図16は、実施形態の光バッファの素子構造の製造方法を説明するものである。
ここでは、図7を参照しつつ、メタマテリアルを有する光バッファ素子構造の製造方法を、製造工程に沿って説明する。
図16(a)は、積層されたシリコン層170および二酸化ケイ素層160の様子を示す模式的な断面図である。
[Method of manufacturing optical buffer element structure]
FIG. 16 illustrates a method for manufacturing the optical buffer element structure of the embodiment.
Here, the manufacturing method of the optical buffer element structure which has a metamaterial is demonstrated along a manufacturing process, referring FIG.
FIG. 16A is a schematic cross-sectional view showing a state of the laminated silicon layer 170 and silicon dioxide layer 160.

このシリコン層170および二酸化ケイ素層160を有する構造素材150は、他の光導波路を形成する素子と同じ構成の構造素材150が用いられている。また、以下に記載する本実施形態の光バッファとなる光素子50の製造工程についても、他の光導波路を有する素子と同様の工程で行われる。   As the structural material 150 including the silicon layer 170 and the silicon dioxide layer 160, the structural material 150 having the same configuration as that of other elements forming the optical waveguide is used. In addition, the manufacturing process of the optical element 50 serving as the optical buffer according to the present embodiment described below is performed in the same process as that of an element having another optical waveguide.

まず、構造素材150のシリコン層170側の上面部170aがドライエッチングされる。ドライエッチングは、フッ素系のガス等を用いてもよい。   First, the upper surface portion 170a of the structural material 150 on the silicon layer 170 side is dry-etched. For dry etching, fluorine-based gas or the like may be used.

図16(b)は、構造素材150がドライエッチングされた様子を示す模式的な断面図である。
ドライエッチングにより、削り取られた上面部72の幅方向の中央部に凸部74が形成される。
ドライエッチングは、微細加工が可能である。このため、凸部74の寸法精度が高いものが得られる。
FIG. 16B is a schematic cross-sectional view showing a state in which the structural material 150 is dry etched.
By dry etching, a convex portion 74 is formed at the center in the width direction of the upper surface portion 72 that has been scraped off.
Dry etching can be finely processed. For this reason, a thing with high dimensional accuracy of the convex part 74 is obtained.

図16(c)は、酸化アルミ膜層172が形成された様子を示す模式的な断面図である。
酸化アルミの蒸着によりシリコン層170側の上面部170aは、酸化アルミ膜層172で覆われる。酸化アルミ膜層172によって、キャリアの生成と消滅とが円滑に行なわれる。
FIG. 16C is a schematic cross-sectional view showing a state in which the aluminum oxide film layer 172 has been formed.
The upper surface portion 170a on the silicon layer 170 side is covered with the aluminum oxide film layer 172 by vapor deposition of aluminum oxide. By the aluminum oxide film layer 172, carriers are generated and disappeared smoothly.

図16(d)は、凸部74にメタマテリアル100が蒸着された様子を示す模式的な断面図である。
凸部74には、チタンおよび金が蒸着される。蒸着を行う際、凸部74には、所定間隔を置いて所望の位置にエッチングにより窓が形成される。そして、この窓から薄板状にチタンおよび金が凸部74の上面側と左,右両側面側とに跨るように蒸着される。
凸部74は、延在方向に垂直な断面形状を同様な断面形状を有するように構成されている。
これにより、これらの凸部74の上面側および左,右両側面側に、蒸着されるメタマテリアル100は、窓に沿ってセルフアライメントされながら、同一形状をもって延在方向に所定の間隔を置いて形成される(図7参照)。
FIG. 16D is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which the metamaterial 100 is deposited on the convex portion 74.
Titanium and gold are vapor-deposited on the convex portion 74. When vapor deposition is performed, a window is formed in the convex portion 74 by etching at a desired position at a predetermined interval. Then, titanium and gold are vapor-deposited in a thin plate shape from this window so as to straddle the upper surface side of the convex portion 74 and both the left and right side surfaces.
The convex portion 74 is configured to have a similar cross-sectional shape perpendicular to the extending direction.
As a result, the metamaterial 100 deposited on the upper surface side and the left and right side surfaces of these convex portions 74 is self-aligned along the window and has the same shape with a predetermined interval in the extending direction. Formed (see FIG. 7).

さらに、この実施形態のメタマテリアル100は、上面部110および側面部120,130が光の進行方向に延びる平行な平面をそれぞれ有している。これらの上面部110および側面部120,130は、凸部74の三面の外側面に内側面を圧着させることにより、凸部74を上方および左,右方向から覆うように被せられて嵌めこまれている。
このため、金属蒸着工程後にリフトオフプロセスが実行されても、メタマテリアル100は、凸部74から剥離したり上方または側方へ移動したりしない。したがって、メタマテリアル100の形状安定性が良好で、光トラップ効果を発揮することができる。
Further, in the metamaterial 100 of this embodiment, the upper surface portion 110 and the side surface portions 120 and 130 have parallel planes extending in the light traveling direction, respectively. The upper surface portion 110 and the side surface portions 120 and 130 are covered and fitted so as to cover the convex portion 74 from above, left, and right directions by crimping the inner surface to the three outer surfaces of the convex portion 74. ing.
For this reason, even if a lift-off process is performed after a metal vapor deposition process, the metamaterial 100 does not peel from the convex part 74, or move upward or laterally. Therefore, the shape stability of the metamaterial 100 is good, and an optical trap effect can be exhibited.

図16(e)は、シリコン層170の左,右側面170b,170bがエッチングされた様子を示す模式的な断面図である。シリコン層170の左,右側面170b,170bには、エッチングにより取り除かれる除去部173,173が仮想線で示されている。   FIG. 16E is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which the left and right side surfaces 170b and 170b of the silicon layer 170 are etched. On the left and right side surfaces 170b and 170b of the silicon layer 170, removal portions 173 and 173 to be removed by etching are indicated by virtual lines.

図16(f)は、凸部74の周囲に二酸化ケイ素のクラッド60が被覆された様子を示す模式的な断面図である。シリコンコア70および凸部74は、クラッド60(図9参照)を構成する二酸化ケイ素によって周囲が被覆されて光導波路80を形成する。
これらのシリコン層170に対するドライエッチング、蒸着、エッチング等の工程は、他の光導波路を有する素子を製造する工程と同じ工程を有している。
これにより、従来の光導波路を有する素子と同様の工程で、凸部74にメタマテリアル100が蒸着された光導波路80をクラッド60にて取囲み、光バッファとなる光素子50を製造することができる。そのため、製造設備の変更がほとんど必要とされない。
FIG. 16 (f) is a schematic cross-sectional view showing a state in which the clad 60 of silicon dioxide is covered around the convex portion 74. The silicon core 70 and the convex portion 74 are covered with silicon dioxide constituting the clad 60 (see FIG. 9) to form the optical waveguide 80.
Processes such as dry etching, vapor deposition, and etching for the silicon layer 170 are the same as the processes for manufacturing other elements having optical waveguides.
Thus, in the same process as the element having the conventional optical waveguide, the optical waveguide 80 in which the metamaterial 100 is deposited on the convex portion 74 is surrounded by the clad 60, and the optical element 50 serving as an optical buffer can be manufactured. it can. Therefore, almost no change in manufacturing equipment is required.

図16(b)にて、メタマテリアル100を蒸着する前工程で、凸部74は、ドライエッチングによって高精度、かつ長手方向に同じまたは同様な断面形状となるように微細加工されている。
このため、凸部74に沿って被せられる複数のメタマテリアル100の内側の寸法は正確に確定する。
In FIG. 16B, in the pre-process for depositing the metamaterial 100, the protrusion 74 is finely processed by dry etching so as to have the same or similar cross-sectional shape in the longitudinal direction.
For this reason, the dimension inside the some metamaterial 100 covered along the convex part 74 is decided accurately.

また、図16(d)にて、この凸部74に形成されるメタマテリアル100の薄板状の上面部110および側面部120,120の内側には、凸部74の外側面に密着するように光の進行方向に平行に沿う平面が設けられている。メタマテリアル100は、この内側の平面によって比較的広い面積で密着する。
また、上面部110とは、面外方向を約90度異ならせた側面部120,120の内側に位置する平面が型脱方向と直交する方向にて凸部74の外側面に密着している。
このため、リフトオフプロセス時にも所望の位置から移動しない。よって、セルフアライメントによる正確な寸法、位置精度が維持されて形状も安定する。
したがって、比較例で示した平面視略C字状のリングのように寝かせた場合(図6参照)と比較してメタマテリアル100の移動や変形が発生することがない。このため、この実施形態のメタマテリアル100は、正確な寸法精度を要求される光トラップ効果を確実に発揮させることができる。
Further, in FIG. 16D, the thin plate-like upper surface portion 110 and side surface portions 120 and 120 of the metamaterial 100 formed on the convex portion 74 are in close contact with the outer surface of the convex portion 74. A plane extending parallel to the traveling direction of light is provided. The metamaterial 100 adheres to the inner plane with a relatively wide area.
Further, the upper surface 110 is in close contact with the outer surface of the convex portion 74 in a direction perpendicular to the mold removal direction with the plane located inside the side surface portions 120, 120 having the out-of-plane direction different by about 90 degrees. .
For this reason, it does not move from a desired position even during the lift-off process. Therefore, accurate dimensions and position accuracy by self-alignment are maintained, and the shape is stable.
Therefore, the movement and deformation of the metamaterial 100 do not occur as compared with the case where the ring is laid like a ring having a substantially C shape in plan view shown in the comparative example (see FIG. 6). For this reason, the metamaterial 100 of this embodiment can reliably exhibit the optical trap effect that requires accurate dimensional accuracy.

[光バッファ素子構造の解析方法]
図17は、実施形態の光バッファ素子構造の解析方法で、解析される素子構造を示す模式的な断面図、また、図18は、単純化の工程を説明する模式的な断面図である。
そして、図19は、実施形態の光バッファ素子構造の解析方法で、単純化の工程を含む解析の工程を説明するフローチャートである。
図17に示すように、この実施形態の光素子50は、断面略方形状のシリコンコア70の上面部72の中央の一部から凸部74が一体に突設されていて、この凸部74にのみ、メタマテリアル100が設けられている複雑な構造を有している。
このため、全体の構造を一般的に用いられている導波路解析手法(FDTD(Finite-difference time-domain method))など、解析装置に入力して、光素子50の特性を導き出す手法では、計算時間が多大なものとなってしまう。また、解析を行う対象部分には、金属も含まれているため、導波路の解析を行うことは容易ではない。
[Analysis method of optical buffer element structure]
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an element structure analyzed by the optical buffer element structure analysis method of the embodiment, and FIG. 18 is a schematic cross-sectional view for explaining a simplification process.
FIG. 19 is a flowchart for explaining an analysis process including a simplification process in the optical buffer element structure analysis method of the embodiment.
As shown in FIG. 17, in the optical element 50 of this embodiment, a convex portion 74 is integrally projected from a part of the center of the upper surface portion 72 of the silicon core 70 having a substantially square cross section. Only, it has a complicated structure in which the metamaterial 100 is provided.
For this reason, a method for deriving the characteristics of the optical element 50 by inputting to the analysis device such as a waveguide analysis method (FDTD (Finite-difference time-domain method)) generally used for the entire structure is calculated. Time will be enormous. In addition, since the target portion to be analyzed includes metal, it is not easy to analyze the waveguide.

そこで、この実施形態では、メタマテリアルの電磁場計算を行いながら、金属を含む導波路のモード解析を行う手法として、均質化モード解析を行う。そして、この均質化モード解析により、導波路の解析を容易なものとする。以下、光バッファ素子構造の均質化モード解析の方法について説明する。   Therefore, in this embodiment, homogenization mode analysis is performed as a technique for performing mode analysis of a waveguide including metal while performing electromagnetic field calculation of a metamaterial. Then, this homogenization mode analysis facilitates the analysis of the waveguide. Hereinafter, a method for analyzing the homogenization mode of the optical buffer element structure will be described.

図17,図18を参照しつつ、図19に示すフローチャートに沿って均質化モード解析を説明する。均質化モード解析を開始すると、ステップS100では、メタマテリアル100の周辺M内のみをある誘電率(ε)および透磁率(μ)を持った均質な空間としてみなして、電磁界分布として散乱パラメータSを計算する。
この際、メタマテリアル100の周辺Mの物質を均一とみなし、周辺M内をある誘電率(ε)および透磁率(μ)を有する均質な空間としてシリコンコア70から分離する。
これにより、凸部74の周辺Mの散乱パラメータが導出される。
The homogenization mode analysis will be described along the flowchart shown in FIG. 19 with reference to FIGS. When the homogenization mode analysis is started, in step S100, only the periphery M of the metamaterial 100 is regarded as a homogeneous space having a certain dielectric constant (ε) and magnetic permeability (μ), and the scattering parameter S is expressed as an electromagnetic field distribution. Calculate
At this time, the material in the periphery M of the metamaterial 100 is regarded as uniform, and the periphery M is separated from the silicon core 70 as a homogeneous space having a certain dielectric constant (ε) and magnetic permeability (μ).
Thereby, the scattering parameter of the periphery M of the convex part 74 is derived | led-out.

ステップS101では、導出された散乱パラメータSからメタマテリアル100の誘電率εおよび透磁率μの周波数依存性が演算される。
ステップS102では、演算された周波数依存性を用いて光導波路80が単純化される。
このとき、光導波路80を凸部74を有していない断面矩形状とする単純化が行われる(図18参照)。たとえばここで、光導波路80を単純化すると、上面部72は、ε=(1.7)、シリコンコア70は、ε=(3.45)、クラッド60はε=(1.5)、として表される。
In step S101, the frequency dependence of the dielectric constant ε and permeability μ of the metamaterial 100 is calculated from the derived scattering parameter S.
In step S102, the optical waveguide 80 is simplified using the calculated frequency dependence.
At this time, the optical waveguide 80 is simplified to have a rectangular cross section that does not have the protrusion 74 (see FIG. 18). For example, here, when the optical waveguide 80 is simplified, the upper surface portion 72 is ε = (1.7) 2 , the silicon core 70 is ε = (3.45) 2 , and the cladding 60 is ε = (1.5). 2 , represented as

ステップS103では、光素子50全体の波長分散特性の解析が行われる。
この実施形態の均質化モード解析を行う工程は、メタマテリアル100の周辺Mの物質を均一とみなし、単純化された光導波路80を含む光素子50全体の波長分散の解析を有している。波長分散特性は、物質の誘電率(ε)および透磁率(μ)が均質であれば、容易かつ迅速に解析できることが知られている。
このため、この実施形態の光バッファ素子構造の均質化モード解析は、単純化された光導波路80に予め演算されたメタマテリアル100の周辺Mのみの散乱パラメータSを当てはめて演算することにより、断面矩形で誘電率εと透磁率μとが均質な物質として解析している。
したがって、迅速かつ正確にメタマテリアル100を有する光素子50の導波路解析が行なえて、光導波路80の波長分散特性を求めることができる。
In step S103, the chromatic dispersion characteristics of the entire optical element 50 are analyzed.
The step of performing the homogenization mode analysis in this embodiment includes analyzing the chromatic dispersion of the entire optical element 50 including the simplified optical waveguide 80 by regarding the substance in the periphery M of the metamaterial 100 as uniform. It is known that wavelength dispersion characteristics can be analyzed easily and quickly if the dielectric constant (ε) and magnetic permeability (μ) of the substance are homogeneous.
For this reason, the homogenization mode analysis of the optical buffer element structure of this embodiment is performed by applying the scattering parameter S of only the periphery M of the metamaterial 100 calculated in advance to the simplified optical waveguide 80, thereby calculating the cross section. The rectangular shape is analyzed as a homogeneous material having a dielectric constant ε and a magnetic permeability μ.
Therefore, the waveguide analysis of the optical element 50 having the metamaterial 100 can be performed quickly and accurately, and the wavelength dispersion characteristic of the optical waveguide 80 can be obtained.

上述してきたように、実施形態の光バッファ素子構造、その製造方法、およびその解析方法では、以下のような作用効果を奏する。
すなわち、メタマテリアル100の負のグースヘンシェンシフトによってシリコンコア70の内部を伝搬する光が遅延する。
As described above, the optical buffer element structure, the manufacturing method thereof, and the analysis method thereof according to the embodiment have the following operational effects.
That is, the light propagating through the silicon core 70 is delayed by the negative Goose Henschen shift of the metamaterial 100.

この実施形態によれば、凸部74を良好な精度で形成することにより、隣接して設けられる微細なメタマテリアル100の形状の安定性が向上する。
また、既存のシリコンコアを備えるシリコン系集積素子と同じ生産工程によって、同じシリコンコアの構造素材150(図16参照)から製造可能であり、他のシリコン系集積素子と組み合わせて利用する際の整合性が良好である。
According to this embodiment, by forming the convex portion 74 with good accuracy, the stability of the shape of the fine metamaterial 100 provided adjacently is improved.
Further, it can be manufactured from the same silicon core structural material 150 (see FIG. 16) by the same production process as a silicon integrated device having an existing silicon core, and is matched when used in combination with other silicon integrated devices. Good properties.

さらに、メタマテリアル100は、光の進行方向に平行な平面を凸部74に嵌合させて形成されている。このため、凸部74の平坦な上面部74aおよび側面部74b,74b(図7参照)に良好な接着力で固定される。このため、メタマテリアル100の凸部74への取付安定性を向上させることができる。   Further, the metamaterial 100 is formed by fitting a flat surface parallel to the light traveling direction to the convex portion 74. For this reason, it fixes to the flat upper surface part 74a and side part 74b, 74b (refer FIG. 7) of the convex part 74 with favorable adhesive force. For this reason, the attachment stability to the convex part 74 of the metamaterial 100 can be improved.

また、メタマテリアル100を構成する三枚の平面は、光の進行方向に平行に沿うように嵌合されて、凸部74の延在方向と垂直な形状では略コ字状に起立している。このため、TEモードの光導波路80内の光は、上面部110の上方からの制御信号による入射電場にて一対のキャパシタとなる側面部120,120間でも励起されて、効果的に光トラップ効果を生じさせることができる。   Further, the three planes constituting the metamaterial 100 are fitted so as to be parallel to the traveling direction of the light, and stand up in a substantially U shape in a shape perpendicular to the extending direction of the convex portion 74. . For this reason, the light in the TE mode optical waveguide 80 is also excited between the side surface portions 120 and 120 serving as a pair of capacitors in the incident electric field by the control signal from above the upper surface portion 110, and the optical trap effect is effectively achieved. Can be generated.

そして、凸部74は、伝搬する光の波長λより小さな幅寸法wおよび高さ寸法hを有する。メタマテリアル100の内側寸法を規定する凸部74の大きさを、負のグースヘンシェンシフトによる光トラップ効果が起こる寸法(ここでは、高さ寸法h=50nm、幅寸法w=50nm、図12参照)としている。
メタマテリアル100は、凸部74の上面部74aおよび側面部74b,74bの外側に対して、光の進行方向に平行となるように各上面部74aおよび側面部74b,74bを高い寸法精度にて、配置している。また、メタマテリアル100は、凸部74の上面部74aおよび側面部74b,74bの外側面によって内側面から凸部74の上面部74aおよび側面部74b,74bを密着させて支持している。
このため、メタマテリアル100の形状安定性は良好であり負のグースヘンシェンシフトによって光導波路80内を伝搬する光を確実にトラップして遅延させることができる。
The convex portion 74 has a width dimension w and a height dimension h smaller than the wavelength λ of the propagating light. The size of the convex portion 74 that defines the inner dimension of the metamaterial 100 is the dimension at which the optical trap effect due to negative Goose Henschen shift occurs (here, the height dimension h = 50 nm, the width dimension w = 50 nm, see FIG. 12). ).
In the metamaterial 100, the upper surface portion 74a and the side surface portions 74b, 74b are arranged with high dimensional accuracy so as to be parallel to the light traveling direction with respect to the outer surface of the upper surface portion 74a and the side surface portions 74b, 74b of the convex portion 74. Have arranged. Further, the metamaterial 100 supports the upper surface portion 74a and the side surface portions 74b and 74b of the convex portion 74 in close contact with the outer surface of the upper surface portion 74a and the side surface portions 74b and 74b of the convex portion 74 from the inner surface.
For this reason, the shape stability of the metamaterial 100 is good, and light propagating in the optical waveguide 80 can be reliably trapped and delayed by the negative Goose Henschen shift.

さらに、図8に示すように、光導波路80外から与えられる電気または光の外部信号によって、光導波路80内のキャリアを励起して、メタマテリアル100の共振を制御し、自在に光をトラップし遅延させることができる。
このため、制御部は、光素子50に与える電気または光の外部信号を制御することによって、光導波路80内の光信号を光のまま、遅延させることができる。
光素子50によりバッファリングされて遅延した光は、複数の回線を流れるデータ列を干渉させずに合流させることが出来(図2参照)、ルータとして使用した信号処理が可能となる。したがって、電気信号に変換する必要があるルータに比べて、速度の低下が少なく消費電力を減少させた光ルータ10を提供することができる。また、外部信号が与えられるまでの待機電力をゼロとすることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 8, carriers in the optical waveguide 80 are excited by an electrical or optical external signal given from outside the optical waveguide 80 to control the resonance of the metamaterial 100 and freely trap light. Can be delayed.
For this reason, the control unit can delay the optical signal in the optical waveguide 80 as light by controlling the electrical or optical external signal applied to the optical element 50.
The light delayed by being buffered by the optical element 50 can be merged without interfering with data strings flowing through a plurality of lines (see FIG. 2), and signal processing used as a router becomes possible. Therefore, it is possible to provide the optical router 10 with reduced speed and less power consumption than a router that needs to convert to an electrical signal. Further, the standby power until an external signal is given can be made zero.

さらに、シリコンコア70の幅寸法wは、集積体の上に配置される光導波路80の幅寸法w(w=約500nm)と同寸法である(図7参照)。このため、図16(e)に示すように除去部173,173が削られて、光素子50に用いられるシリコン系集積素子を他のシリコン系集積素子と共通化することができる。   Further, the width dimension w of the silicon core 70 is the same as the width dimension w (w = about 500 nm) of the optical waveguide 80 disposed on the integrated body (see FIG. 7). For this reason, as shown in FIG. 16 (e), the removal portions 173 and 173 are removed, and the silicon-based integrated element used for the optical element 50 can be shared with other silicon-based integrated elements.

また、シリコン層170に一体に形成される凸部74の大きさは、負のグースヘンシェンシフトによる光トラップ効果が起こる寸法に合わせて、任意の大きさに上面部72を切削して形成することができる。このため、シリコンコア70の幅寸法wは、他のシリコン系集積素子に用いるシリコンコアと同一の寸法のものが使用できる。
このため、光素子50は、他のシリコン系集積素子と同じ生産設備を用いて製造を行える。したがって、特別な製造ラインを必要とせず、製造コストの増大が抑制される。
Further, the size of the convex portion 74 formed integrally with the silicon layer 170 is formed by cutting the upper surface portion 72 to an arbitrary size in accordance with the size at which the optical trap effect due to the negative Goose Henschen shift occurs. be able to. For this reason, the width w of the silicon core 70 can be the same as the silicon core used in other silicon-based integrated elements.
For this reason, the optical element 50 can be manufactured using the same production equipment as other silicon-based integrated elements. Therefore, a special production line is not required, and an increase in production cost is suppressed.

そして、シリコンコア70の周囲に設けられた酸化膜としての酸化アルミニウム(Al2O3)の被膜部76(図8参照)によってキャリアの生成と消滅とを伴う制御が円滑に行なわれる。
このため、光素子50を用いた遅延時間の操作性を向上させることができる。
Control involving generation and disappearance of carriers is smoothly performed by a coating 76 (see FIG. 8) of aluminum oxide (Al 2 O 3) as an oxide film provided around the silicon core 70.
For this reason, the operativity of the delay time using the optical element 50 can be improved.

以上、本実施形態に係る光バッファ素子構造、その製造方法、およびその解析方法について詳述してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。   As described above, the optical buffer element structure, the manufacturing method, and the analysis method thereof according to this embodiment have been described in detail. However, the present invention is not limited to these embodiments, and does not depart from the spirit of the present invention. Needless to say, it can be changed as appropriate.

例えば、本実施形態では、凸部74がシリコンコア70の上面部72の中央部に一つ設けられているものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、上面部72に複数設けられているものであってもよい。   For example, in the present embodiment, description has been made by showing the case where one convex portion 74 is provided in the central portion of the upper surface portion 72 of the silicon core 70, but the present invention is not limited to this, and a plurality of convex portions 74 are provided on the upper surface portion 72. It may be.

また、凸部74の形状も特にこれに限らず、たとえば断面半円形状、断面多角形形状、断面略三角形状等、上面部72に設けられる凸部であればよく、メタマテリアル100の一部がシリコンコア70に埋没されていてもよい。   In addition, the shape of the convex portion 74 is not limited to this, and may be any convex portion provided on the upper surface portion 72 such as a semicircular cross section, a polygonal cross section, or a substantially triangular cross section. May be buried in the silicon core 70.

さらに、実施形態では、凸部74が光導波路80の延設方向に沿って直線状に連続して形成されているものを示して説明してきたが特にこれに限らない。すなわち、メタマテリアル100が隣接されて配置されていれば、凸部が部分的に断続して形成されていてもよく、また、凸部の数量は、単数に限らず、複数であってもよい。   Further, in the embodiment, the projection 74 has been described as being continuously formed in a straight line along the extending direction of the optical waveguide 80, but is not limited thereto. That is, as long as the metamaterial 100 is disposed adjacent to each other, the convex portions may be formed by being partially interrupted, and the number of the convex portions is not limited to a single number but may be plural. .

そして、実施形態では、メタマテリアル100の構成金属として、金およびチタンが例示されているが金またはチタンのうち、何れか一方のみであってもよい。また、金またはチタンとともに、または代えて、他の金属、たとえば、白金、銀、アルミニウム、タングーステン、クロム等、どのような金属をメタマテリアルとして用いてもよく、これらの金属を一部または全部に用いる物質であればよい。   In the embodiment, gold and titanium are exemplified as the constituent metals of the metamaterial 100, but only one of gold and titanium may be used. In addition to or instead of gold or titanium, any other metal such as platinum, silver, aluminum, tungsten, chromium, etc. may be used as a metamaterial, and some or all of these metals may be used. Any material can be used.

1 通信ネットワーク
2 光通信ネットワーク
3 電気的データネットワーク
10 光ルータ
11 光ファイバ
50 光素子
60 クラッド
70 シリコンコア
72 上面部
74 凸部
74a 上面部
74b 側面部
76 被膜部
80 光導波路
90 外部信号
100 メタマテリアル
110 上面部(平面の一つ)
120 側面部(平面の一つ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication network 2 Optical communication network 3 Electrical data network 10 Optical router 11 Optical fiber 50 Optical element 60 Cladding 70 Silicon core 72 Upper surface part 74 Convex part 74a Upper surface part 74b Side surface part 76 Coating part 80 Optical waveguide 90 External signal 100 Metamaterial 110 Top surface (one of the planes)
120 Side (one of the planes)

Claims (10)

クラッドに囲まれて光を伝搬するシリコンコアを有する光導波路を備え、
前記光導波路は、前記シリコンコアの上面部に凸部を有して、
前記凸部に隣接して、負のグースヘンシェンシフトを示すメタマテリアルを備えたことを特徴とする光バッファ素子構造。
An optical waveguide having a silicon core surrounded by a clad and propagating light,
The optical waveguide has a convex portion on the upper surface of the silicon core,
An optical buffer element structure comprising a metamaterial exhibiting a negative Goose Henschen shift adjacent to the convex portion.
前記メタマテリアルは、光の進行方向に垂直な平面で形成され、光の進行方向に1つ以上配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光バッファ素子構造。   2. The optical buffer device structure according to claim 1, wherein the metamaterial is formed in a plane perpendicular to a light traveling direction, and one or more metamaterials are arranged in the light traveling direction. 前記凸部は伝搬する光の波長より小さな幅および高さを有することにより、前記メタマテリアルは、前記光導波路内を伝搬する光を遅延させることを特徴とする請求項1または2に記載の光バッファ素子構造。   3. The light according to claim 1, wherein the metamaterial delays light propagating in the optical waveguide by having the convex portion having a width and height smaller than a wavelength of propagating light. Buffer element structure. 前記伝播する光の遅延は、前記光導波路外から与えられる電気または光の外部信号により前記光導波路内のキャリアを励起して、前記メタマテリアルの共振を制御することにより、当該遅延の時間が操作されることを特徴とする請求項3に記載の光バッファ素子構造。   The delay of the propagating light is controlled by exciting the carriers in the optical waveguide by an electric or optical external signal given from outside the optical waveguide and controlling the resonance of the metamaterial. The optical buffer element structure according to claim 3, wherein 前記シリコンコアの幅寸法は、集積体の上に配置されるシリコン導波路の幅寸法と同寸法であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の光バッファ素子構造。   5. The optical buffer element structure according to claim 1, wherein a width dimension of the silicon core is the same as a width dimension of a silicon waveguide disposed on the integrated body. 6. 前記上面部には、酸化膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の光バッファ素子構造。   The optical buffer element structure according to claim 1, wherein an oxide film is formed on the upper surface portion. 前記シリコンコアの上面に、前記凸部を形成する工程と、
前記凸部にメタマテリアルを蒸着させる工程と、
前記光導波路をクラッドにて取囲む工程とを備えることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の光バッファ素子構造の製造方法。
Forming the protrusion on the upper surface of the silicon core;
Depositing a metamaterial on the convex part;
The method for manufacturing an optical buffer element structure according to claim 1, further comprising a step of surrounding the optical waveguide with a clad.
前記凸部を形成する工程は、集積体の上に配置されるシリコンコアの上面部を凸状に削って、シリコンコアの上部に導波路を形成することを特徴とする請求項7に記載の光バッファ素子構造の製造方法。   8. The step of forming the convex portion includes cutting the upper surface portion of the silicon core disposed on the integrated body into a convex shape to form a waveguide on the upper portion of the silicon core. Manufacturing method of optical buffer element structure. 前記シリコンコアのうち、前記メタマテリアルが配設された凸部の散乱パラメータを導出する工程と、
前記散乱パラメータから前記メタマテリアルの誘電率および透磁率の周波数依存性を演算する工程と、
前記誘電率および前記透磁率の周波数依存性を用いて、前記光導波路を均質とする工程と、
均質化された光導波路の波長分散を解析する均質化モード解析を行う工程とを備えることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の光バッファ素子構造の解析方法。
Deriving the scattering parameter of the convex portion in which the metamaterial is disposed out of the silicon core;
Calculating the frequency dependence of the permittivity and permeability of the metamaterial from the scattering parameters;
Homogenizing the optical waveguide using the frequency dependence of the permittivity and permeability; and
A method for analyzing an optical buffer element structure according to any one of claims 1 to 6, further comprising a step of performing a homogenization mode analysis for analyzing the wavelength dispersion of the homogenized optical waveguide.
前記均質とする工程は、前記光導波路を前記凸部を有していない断面矩形状とする単純化を有し、
前記均質化モード解析を行う工程は、該単純化された光導波路を含む素子全体の波長分散の解析を有することを特徴とする請求項9に記載の光バッファ素子構造の解析方法。
The step of homogenizing has a simplification in which the optical waveguide has a rectangular cross section without the convex portion,
10. The method for analyzing an optical buffer element structure according to claim 9, wherein the step of performing the homogenization mode analysis includes analyzing the chromatic dispersion of the entire element including the simplified optical waveguide.
JP2016164148A 2016-08-24 2016-08-24 Optical buffer element structure, method for producing the same, and analyzing method therefor Pending JP2018031896A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016164148A JP2018031896A (en) 2016-08-24 2016-08-24 Optical buffer element structure, method for producing the same, and analyzing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016164148A JP2018031896A (en) 2016-08-24 2016-08-24 Optical buffer element structure, method for producing the same, and analyzing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018031896A true JP2018031896A (en) 2018-03-01

Family

ID=61303008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016164148A Pending JP2018031896A (en) 2016-08-24 2016-08-24 Optical buffer element structure, method for producing the same, and analyzing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018031896A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220236177A1 (en) * 2021-01-27 2022-07-28 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Ultra-spectrally selective terahertz band stop reflector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220236177A1 (en) * 2021-01-27 2022-07-28 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Ultra-spectrally selective terahertz band stop reflector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Watanabe et al. Perpendicular grating coupler based on a blazed antiback-reflection structure
US7321713B2 (en) Silicon based on-chip photonic band gap cladding waveguide
JP6829446B2 (en) Optical circuits and optics
US9020317B2 (en) Surface waveguide having a tapered region and method of forming
US20040156589A1 (en) Optical waveguide grating coupler incorporating reflective optical elements and anti-reflection elements
WO2015011845A1 (en) Interlayer lightwave coupling device
US9411106B2 (en) Polarization-independent grating coupler for silicon on insulator
US20090180731A1 (en) Photonic coupler
TW201250313A (en) Efficient silicon-on-insulator grating coupler
US9297956B2 (en) Optical device, optical transmitter, optical receiver, optical transceiver, and method of manufacturing optical device
JP6811448B2 (en) Grating coupler
US20140286616A1 (en) Layer Having a Non-linear Taper and Method of Fabrication
TWI717994B (en) Waveguide routing configurations and methods
JP4377195B2 (en) Manufacturing method of optical module
JP2018031896A (en) Optical buffer element structure, method for producing the same, and analyzing method therefor
JP3857707B2 (en) Optical device manufacturing method
JP7595652B2 (en) Optical system and method for producing same
JP6325941B2 (en) Optical circuit
JP6012801B2 (en) Spot size converter
US20240402425A1 (en) Turning grating device for emission of arbitrary optical beam profiles from waveguides into two-dimensional space
JP5477789B2 (en) TE-TM mode converter
US20230296832A1 (en) Optical device with graded index planar lens
WO2023234111A1 (en) Optical element and method for producing optical element
KR102057740B1 (en) Layer having a non-linear taper and method of fabrication
CN118011558A (en) A bilinear etching factor apodized E-shaped grating coupler

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190717

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210105

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210706