作者は感謝してRSの技術と測定の実行に関連する有用な議論パヴィア大学から博士マッテオ·ガリ博士シモーネL. Portalupi教授とルシオC. Andreaniを認める。

免責事項：以下のプロトコルは、フォトニック結晶導波路と空洞の製作と特性評価技術をカバーする一般的なプロセスフローを提供します。プロセスフローは、我々の研究室で利用可能な特定の機器用に最適化されており、他の試薬や機器が使用されている場合はパラメータが異なる場合があります。 1。試料調製<ol><li>サンプル裂は - シリコン·オン·インシュレータ（SOI）ウェハを取ると、シリコン表面の端から約1〜2 mmの線に傷を付け、ダイヤモンドスクライブを使用し、スクラッチ、ウェハの縁の上に延びていることが保証されます。直線エッジに傷の位置を合わせます（ 例えば顕微鏡スライドのもの）とスクラッチの両側にあっても肯定的な圧力をかける：スクラッチの場所で結晶面に沿ってウェハが意志を切断。チップ全体を定義するには、この手順を繰り返します。 </li><li>サンプルクリーニング - ピンセットを使用して注意アセトンに試料を置き、ndは1〜2分間超音波浴で洗浄してください。アセトンからサンプルを取り出し、注意イソプロパノール（30秒）（アセトン、イソプロパノールの両方が可燃性である：十分な換気を使用して、すべての発火源を避ける）を使用したサンプルから、残っているアセトンをすすぎます。クリーンドライ窒素銃を使用してサンプルを乾燥させてください。 </li><li>レジストのスピン - スピンコーターにサンプルを置きます。敏感ピペット電子が試料に注意ZEP520Aを（ZEP520Aは可燃性であり、皮膚や目に吸入や接触による有害避けるべきである）レジスト - エッジ上を流れる抵抗することなく、試料を​​完全にカバーするために抵抗する十分な使用。約を与えるようにサンプルをスピン。 10分間180℃でホットプレート上で350 nmの厚膜と焼く。我々は、この厚さは、（後述参照）の解像度とエッチング耐性のバランスを最適な厚さであることがわかった。 </li></ol> 2。パターン定義<ol><li>デザイン - 適切なソフトウェアを使用しては、必要なフォトニック結晶パターンをシミュレートします。無感覚MITの電磁式伝播（MEEP）、全波（RSoft）、MITのフォトニックバンド（MPB）：有用なソフトウェアパッケージのERは含むがこれらに限定されなく、用意されています。 </li><li>パターン生成-暴露ファイル（一般的にはGDSフォーマット）と近接誤差適切なソフトウェアを使用して修正を作成する30。 </li><li>パターン露光 - 電子ビームリソグラフィーシステム（LEO：1530 / Raith Elphy）のチャンバ内にサンプルをロードして、ポンプダウン。一度真空が達成された、EHT電源に切り替えると30 kVに設定してください。サンプルステージとチャンバは平衡温度に達するように1時間この状態でシステムのままにしておきます。あなたの特定の電子ビームリソグラフィシステムのユーザーマニュアルに示されているように露出を設定します。適切な基本的なステップサイズ（ 例えば、2 nm）を（これはシステムが公開できる最小の画素サイズである）、少なくとも1 msのセトリング時間（使用したサンプルを公開し、このシステムはビームを移動させ、露光の間に待機時間であるパターンの特定の部分）、そして55μAcm-2の面積線量。 </li><li>サンプル開発 - 23℃の温度で注意キシレン（キシレンは離れた点火源から換気の良い場所での可燃性及び毒性の高い仕事の両方であり、皮膚や目への接触を避ける）を使用して℃で45秒間のサンプルを開発しています。イソプロパノールでリンスします。 </li></ol> 3。パッテン転送<ol><li> RIEチャンバークリーニング - アルゴンと200sccmの水素の流量を設定します。 1のチャンバ圧力×10 -1ミリバールを達成するために、バタフライバルブを介して、ポンプダウンスロットル。 、100WのRF電力を設定するプラズマを点火し、少なくとも10分間実行する - 約700 VのDCバイアスが観察されるべきである。アルゴン/ H 2プラズマをオフに切り替えた後、チャンバは、約1分間ポンプすることができます。 200sccmでチャンバ内に酸素の流量を設定して、再度1×10 -1 mbarにチャンバ圧力を減速し。第2のプラズマを点火100 Wのパワーで酸素と5分間実行します。これらの手順の後、チャンバーは以前のドライエッチングから、このようなポリマー残渣などの汚染物質が、無料となります。私たちは最大の再現性を確保するためにエッチングレシピ内のすべての変更の前に、この手順を実行します。この手順は、平行平板で構成されて我々のシステムは、カソードロードされ、RIEのために最適化され、直径がメインチャンバ12インチとスロットルバルブと接続されているターボ分子ポンプの両方を持つ12インチポートを含む高さは14インチで。 </li><li>フォトニック結晶のエッチングは- RIEの主室にサンプルをロードして、チャンバーは水蒸気の自由であることを確認する&lt;3×10 -6 mbarの背景圧力にシステムをポンプダウン。プレコンディショニングによるエッチングガス（すなわち、CHF 3とSF 6）のチャンバーをエッチを開始：100sccmの（ つまり 1:1のガス比を設定）に両方のガスの流量を設定し、スロットルを使用してチャンバーをもたらす5×10への圧力<s&gt; -2ミリバールまで、ガスが少なくとも10分間に流れるようになります。とチャンバ圧力を確保しながら、約2分（これらのエッチングパラメータのためのシリコンのエッチング速度は約150nm /分である）のためのエッチサンプル;事前調整した後、約20 WにRF電力を設定し、プラズマを点火5×10 -2ミリバールが維持されます。 200から220 Vの間のDCバイアスはエッチング期間を通じて達成されるべきである。 </li><li>残り除去するクリーニングサンプル電子感光性レジスト - ドライエッチングした後、アセトン、続いて1〜2分間超音波撹拌しながら注意で1165リムーバー（1165年には可燃性で、目に炎症を引き起こすことができ、鼻、気道）を洗浄することによってサンプルを清掃と（ステップ1.2）上記のようにイソプロパノール。 </li><li>膜分離 - スピンコートUV敏感な写真が付いているサンプルは注意Microposit S1818 G2（S1818 G2は、鼻や気道可燃性の両方であり、目に刺激を与えて）（ステップ1.3を参照）レジスト。 appropriatを使用して電子フォトマスクは、UVマスクアライナを用いたフォトニック結晶パターンの上にレジスト内のウィンドウを定義します。約30〜45秒間のサンプルを公開します。 secは、脱イオン水ですすぎ、その後、30から45のために注意Microposit開発MF-319（MF-319はアルカリ性の液体であり、目や鼻、気道に炎症を引き起こす場合がある）でレジストを開発します。脱イオンへの注意1時05フッ化水素酸（1.1499グラム/ mlの48から51パーセントのHF（）処理は、HFの定格フル個人用保護具を使用するときにHFは、非常に腐食性があり、容易に組織を破壊する）の混合物でプラスチックビーカーを準備水。安全上の理由のみプラスチックビーカー、ピンセットフッ化水素酸を用いて使用されるべきであることに注意してください。 15分間、フッ化水素酸混合物に沈めサンプルを。エッチング後、脱イオン水で十分にサンプルをすすいでください。この段階から、超音波攪拌を使用することはできません以降 - 残りのフォトレジスト（ステップ1.2を参照）、アセトンとイソプロパノールを使用して削除します。サンプルを確保するためにできるだけきれいですが、注意ピラニア溶液（ピラニア溶液は爆発の可能性、非常にエネルギッシュであり、取り扱いが完全な個人用保護具を使用する有機材料を、攻撃する）（3:1注意硫酸（硫酸ですすぎながらアセトン、イソプロパノール洗浄に従うハンドリングは個人用保護具を使用し、蒸気またはミストの吸入を避けるときに酸が5分間）（取り扱いは個人用保護具を使用するときに過酸化水素が、皮膚や眼への接触の場合には非常に危険です）過酸化水素を注意すること）、腐食性及び毒性が非常に強い、その後、脱イオン水、アセトン、イソプロパノールでサンプルをすすいでください。安全上の理由のみガラスビーカー、金属ピンセットピラニア溶液を使用することに注意してください。ピラニア溶液はアセトンまたはイソプロパノールとの接触で爆発することができるように、それはこれらの試薬から離れて取り扱う必要があります。 </li><li>ファセット劈開 - フォトニック結晶スローライト導波路を準備する場合は、サンプルがファセット劈開を必要とします。薙ぎ払いのSA手順1.1で概説したように、できるだけそのような小さな傷を除いて、同じ手順に従うことによってmpleを使用する必要があります。 〜700μmの厚さの基板とSOIチップを確実に4〜5ミリメ​​ートル長いサンプルにダウンして切断することができる。 </li></ol> 4。フォトニック結晶スローライト導波路の特性評価<ol><li>セットアップの前準備 - 注意広帯域増幅自然放出（ASE）は、光源（目に見えない赤外線放射：可能であれば、ビーム経路をカバーする、不要な高出力を避ける）の出力を接続して3 dBのファイバスプリッタにし、各出力を使用図9に示すように、自由空間マッハツェンダーinterferometeter計（MZI）、の二つの腕の中に光を結合する。ファイバから出力された光を平行光にする非球面レンズを使用しています。干渉計のアームのいずれかで、カップルにサンプルチップの内と外光ビームを二つの追加の非球面レンズを使用しています。 TE-分極ガーゼにサンプルアームに偏光ビームスプリッタ（PBS）を配置tはサンプルを入力する。それらが再結合する第二3デシベル繊維スプリッタ、に戻って両腕からカップルにコリメートされた出力光を非球面レンズを使用しています。赤外線検出器への出力の一方を接続し、サンプルへの光結合を最大限にするために、検出器の測定値を使用し、光スペクトラム·アナライザ（OSA）に他の出力を接続します。ときに試料の存在下でMZIの両腕はほぼ同じ光路長を持つ必要があります。MZIの2の腕の中で繊維ができるようにするには、同じ呼び長さを持っており、基準アームの調整可能な遅延段が含まれていることを確認してくださいその長さの微調整のために。サンプルアームでは、試料中に最高のカップリングを得るために、XYZ精密ステージ上に非球面レンズをマウントします。 </li><li>基準アームの長さを調整する-カップルの光ビームをブランク（フォトニック結晶をせずに）、リッジ導波路へのwi（同じタイプのアクセスは、そのフォトニック結晶内部に送り光導波路として）サンプルアームで同じチップを薄く。 OSAで連続スキャンを実行し、測定された波長スペクトルを観察します。 MZIの両腕はほぼ同じ光路長、建設的かつ破壊的な干渉に起因するスペクトルの展示縞を持っている場合、MZIの腕は非常に異なる光路長を（&gt;〜CM）がある場合は、これらの縞は表示されません。フリンジ間隔は、2つのアーム間の光路長差に反比例します。基準アームを短くするとOSAで縞を観察するために遅延ステージを移動し、彼らがより密（まばら）になった場合、基準アームは、サンプルアームよりも（長く）短くなっています。基準アームがサンプルアームおよび10 nmの波長範囲で約5〜10縞の縞間隔の結果（ 図10aを参照）よりも短いことを確認するために、遅延段を設定します。最後に、最大遅延を提供するデバイスでは、この最適化を実行した後、測定を通して固定遅延を保つサンプル全体の。 </li><li>干渉スペクトルに1スキャンと別々に二本の腕（他のアームを遮断することによって得られる）のそれぞれに1つずつスキャン： - キャリブレーションの実行にはまだ空白導波路上に整列され、OSA上の3つのスキャンを実行します。 0.05から0.1 nmの解像度を使用します。各測定スペクトルを記録します。 </li><li>遅い光データ取得 - 実行とチップ上の各フォトニック結晶導波路のためのステップ4.3のように3つのスペクトルを記録します。 </li><li>フーリエデータ解析 - 干渉スペクトル（インターフェログラム）I（ω）は数学的に次式で表される。 I（ω）= S（ω）+ R（ω）+ SQRT [S（ω）は、R（ω）] {EXP [Iφ（ω） - iωτ] + CC}、 ここで、S（ω）とR（ω）はそれぞれ、試料と基準アームから分離して測定スペクトル密度である。遅延τは基準アーム内の遅延段の位置で設定されています。フォトニック結晶導波路の分散については、相に含まれています我々が測定したデータから抽出する必要があります用語。 唯一の干渉項を分離するために、インターフェログラムから非干渉背景S（ω）+ R（ω）を減算します。任期はsqrt（SR）はexp [I（Φ-ωτ）]とその複素共役は、tを中心としたピークに対応する=τとt =-τ、それぞれ：フーリエ干渉用語の変換を計算する数値的に二つの用語のいずれかをフィルタリングし、周波数領域に戻って変換します。 ωτΔτ グラム 、両群間の群遅延の差を得ることがωに関して得られたデータの-位相Φ（ω）を区別しています。 V G群速度と群屈折率n G = C / V gは 、次式で与えられます。 N G =（Δτ グラム PHC - Δτ グラム CAL）C / L + nの校正 、 Δτ グラム CALは frを撮影し、キャリブレーションデータから得られた場合OMブランク導波路、Lはフォトニック結晶導波路の長さであり、n = 2.7 calは 、参照リッジ導波路の実効屈折率である。セットアップのさまざまな光学素子からの遅れへの寄与は、キャリブレーションを実行する際に考慮されるため、このステップで減算されます。 </li></ol><ol start="6"><li>透過率曲線は - 空白導波路のそれにフォトニック結晶導波路のサンプルスペクトルを正規化することによって透過率曲線を計算します。 </li></ol> 5。フォトニック結晶共振器の特性評価<ol><li>セットアップ- RSの設定（ 図14）の調製が含まれています：偏光ビームスプリッタに交換素子のスイッチング、入力アームに偏光板を挿入するだけでなく、出力アームでアナライザ、プローブアームに鏡を反転近赤外光源の使用を可能にするために、サンプルを照らすことができる。軸に対して45°の方向に垂直に試料をマウントxyzのサンプルに焦点が合っているとキャビティが図15（左）のように、カメラで見ることができるように、ミクロブロックをマイクロブロックと調整駆動される差の偏光板（ 図18）。増幅自然放出光（ASE）源を用いて、キャビティ図15（右）の中心にビームを合わせます。照明ミラーを離れて反転し、出力アームは分光計（添付アレイ検出器付きモノクロ）を入力することができます。空洞のピークを同定するために、解像度を低〜中程度との幅広いスキャンを開始します。 1nmの精度でASEスキャン（ 図16a）の共振の粗い波長を得る。それは注意波長可変レーザ光 ​​源（TLS）（ 図16b）（：可能であれば、ビーム経路をカバーする、不要な高出力を回避する目に見えない赤外線放射）と広いスキャンを取得することも可能です。一つは、解像度がするために最高値に設定されていることを注意しなければならないすべてのピークの線幅をサンプリングします。 </li><li>同定されたピークで高解像度のスキャンを実行する - 入力アームにTLSを接続し、mWのレベルにビームを減衰させる。出力アームは光検出器によって収集することを可能にし、以前に見つかった共鳴波長を中心とする2 nmの範囲の午後1時の分解能で連続掃引スキャンを設定することにより、高解像度のスキャンの準備をします。 SNRが最大化されるまで、マイクロブロックのxyzの位置を変更して再実行してスキャン：このステップの重要性は、ローレンツ形状共鳴を得ることを目的とし、信号対雑音比（SNR）を改善することである代表的な結果セクションで示されているようになっており、ライン形状は、ローレンツのそれに近い。 </li></ol>

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Lett. 20 (14), 1571-1573 (1995).</li><li>Galli, M., Marabelli, F., Guizzetti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+measurement+of+refractive-index+dispersion+of+transparent+media+by+white-light+interferometry.">Direct measurement of refractive-index dispersion of transparent media by white-light interferometry.</a> Appl. Opt. 42 (19), 3910-3914 (1364).</li><li>Galli, M., Bajoni, D., Marabelli, F., Andreani, L. C., Pavesi, L., Pucker, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+bands+and+group-velocity+dispersion+in+Si/SiO2+photonic+crystals+from+white-light+interferometry.">Photonic bands and group-velocity dispersion in Si/SiO2 photonic crystals from white-light interferometry.</a> Phys. Rev. B. 69 (11), 115107 (2004).</li><li>Vlasov, Y. A., O'Boyle, M., Hamann, H. F., McNab, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+control+of+slow+light+on+a+chip+with+photonic+crystal+waveguides.">Active control of slow light on a chip with photonic crystal waveguides.</a> Nature. 438, 65-69 (2005).</li><li>Gomez-Iglesias, A., O'Brien, D., O'Faolain, L., Miller, A., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+measurement+of+the+group+index+of+photonic+crystal+waveguide+via+Fourier+transform+spectral+interferometry.">Direct measurement of the group index of photonic crystal waveguide via Fourier transform spectral interferometry.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (26), 261107 (2007).</li><li>Akahane, Y., Asano, T., Song, B. -. S., Noda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Q+photonic+nanocavity+in+a+two-dimensional+photonic+crystal.">High-Q photonic nanocavity in a two-dimensional photonic crystal.</a> Nature. 425, 944-947 (2003).</li><li>McCutcheon, M. W., Rieger, G. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant+scattering+and+second-harmonic+spectroscopy+of+planar+photonic+crystal+microcavities.">Resonant scattering and second-harmonic spectroscopy of planar photonic crystal microcavities.</a> Appl. Phys. Lett. 87 (22), 221110 (2005).</li><li>Galli, M., Portalupi, S. L., Belotti, M., Andreani, L. C., O'Faolain, L., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+scattering+and+Fano+resonances+in+high-Q+photonic+crystal+nanocavities.">Light scattering and Fano resonances in high-Q photonic crystal nanocavities.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (7), 71101 (2009).</li><li>W&#195;est, R., Strasser, P., Jungo, M., Robin, F., Erni, D., J&#252;ckel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+proximity-effect+correction+method+for+electron-beam+patterning+of+photonic-crystal+devices.">An efficient proximity-effect correction method for electron-beam patterning of photonic-crystal devices.</a> Microelectron Eng. 67-68, 182-188 (2003).</li><li>Tanaka, Y., Asano, T., Akahane, Y., Song, B. -. S., Noda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+investigation+of+a+two-dimensional+photonic+crystal+slab+with+truncated+cone+air+holes.">Theoretical investigation of a two-dimensional photonic crystal slab with truncated cone air holes.</a> Appl. Phys. Lett. 82 (11), 1661 (2003).</li><li>Asano, T., Song, B. -. S., Noda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+experimental+Q+factors+(~+1+million)+of+photonic+crystal+nanocavities.">Analysis of the experimental Q factors (~ 1 million) of photonic crystal nanocavities.</a> Opt. Express. 14 (5), 1996-2002 (2006).</li><li>O'Faolain, L., Schulz, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss+engineered+slow+light+waveguides.">Loss engineered slow light waveguides.</a> Opt. Express. 18 (26), 27627-27638 (2010).</li><li>Joannopoulos, J. D., Johnson, S. G., Winn, J. N., Meade, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Photonic crystals, molding the flow of light. , (2008).</li><li>Li, J., White, T. P., O'Faolain, L., Gomez-Iglesias, A., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+design+of+flat+band+slow+light+in+photonic+crystal+waveguides.">Systematic design of flat band slow light in photonic crystal waveguides.</a> Opt. Express. 16 (9), 6227-6232 (2008).</li><li>Takeda, M., Ina, H., Kobayashi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fourier-transform+method+of+fringe-pattern+analysis+for+computer-based+topography+and+interferometry.">Fourier-transform method of fringe-pattern analysis for computer-based topography and interferometry.</a> J. Opt. Soc. Am. 72 (1), 156-160 (1982).</li></ol>

特別な利害関係は宣言されません。

試料作製電子ビームレジストの我々の選択（ すなわち ZEP 520A）が同時に高解像度とエッチング耐性に起因します。私たちは、ZEP 520Aはオーバーヘッド実験室灯から発せられる紫外線の影響を受ける可能性があると信じています。など、我々は別の研究室からそれらを移動させながら、紫外線不透明な容器にスピンコーティングしたサンプルを置くことをお勧めします...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name </td>
			<td>Company </td>
			<td>Catalogue number </td>
			<td>Comments (optional) </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A/0520/17</td>
			<td>CAUTION: flammable, use good ventilation and avoid all ignition sources.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>P/7500/15</td>
			<td>CAUTION: flammable, use good ventilation and avoid all ignition sources.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron Beam resist</td>
			<td>Marubeni Europe plc.</td>
			<td>ZEP520A</td>
			<td>CAUTION: flammable, harmful by inhalation, avoid contact with skin and eyes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>X/0100/17</td>
			<td>CAUTION: flammable and highly toxic, use good ventilation, avoid all ignition sources, avoid contact with skin and eyes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microposit S1818 G2</td>
			<td>Chestech Ltd.</td>
			<td>10277866</td>
			<td>CAUTION: flammable and causes irritation to eyes, nose and respiratory tract.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microposit Developer MF-319</td>
			<td>Chestech Ltd.</td>
			<td>10058721</td>
			<td>CAUTION: alkaline liquid and can cause irritation to eyes, nose and respiratory tract.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrofluoric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22333-5000</td>
			<td>CAUTION: extremely corrosive, readily destroys tissue; handle with full personal protective equipment rated for HF.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microposit 1165 Remover</td>
			<td>Chestech Ltd.</td>
			<td>10058734</td>
			<td>CAUTION: flammable and causes irritation to eyes, nose and respiratory tract.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulphuric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S/9120/PB17</td>
			<td>CAUTION: corrosive and very toxic; handle with personal protective equipment and avoid inhalation of vapours or mists.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BPE2633-500</td>
			<td>CAUTION: very hazardous in case of skin and eye contact; handle with personal protective equipment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon-on-Insulator wafer</td>
			<td>Soitec</td>
			<td>G8P-110-01</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond Scribe</td>
			<td>J &amp; M Diamond Tool Inc.</td>
			<td>HS-415</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB58622</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beakers</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB33109</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td>SPI Supplies</td>
			<td>PT006-AB</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Bath</td>
			<td>Camlab</td>
			<td>1161436</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin-Coater</td>
			<td>Electronic Micro Systems Ltd.</td>
			<td>EMS 4000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB55343</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam Lithography System</td>
			<td>Raith Gmbh</td>
			<td>Raith 150</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reactive Ion Etching System</td>
			<td>Proprietary In-house Designed</td>
			<td>--</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV Mask Aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MJB-3</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ASE source</td>
			<td>Amonics</td>
			<td>ALS-CL-15-B-FA</td>
			<td>CAUTION: invisible IR radiation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single mode fibers</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>P1-SMF28E-FC-2</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 dB fiber splitters</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>C-WD-AL-50-H-2210-35-FC/FC</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspheric lenses</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>5720-C</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XYZ stages</td>
			<td>Melles Griot</td>
			<td>17AMB003/MD</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizing beamsplitter cube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PBS104</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR detector</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>2033</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100&times; Objective</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>BD Plan 100x</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TDS1001B</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Spectrum Analyzer</td>
			<td>Advantest</td>
			<td>Q8384</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR sensor card</td>
			<td>Newport</td>
			<td>F-IRC2</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TLS source</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>81940A</td>
			<td>CAUTION: invisible IR radiation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Camera</td>
			<td>Electrophysics</td>
			<td>7290A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Detector</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>2153</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Multimeter</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>34401A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illumination</td>
			<td>Stocker Yale</td>
			<td>Lite Mite</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monochromator</td>
			<td>Spectral Products</td>
			<td>DK480</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Array Detector</td>
			<td>Andor</td>
			<td>DU490A-1.7</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GIF Fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>31L02</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of photonic crystal slow light waveguides and cavities

遅い光は、ビューの基本的なポイントから、実用化のために、そのかなりの可能性の両方の偉大な関心を集め、過去10年間でフォトニクスコミュニティでホットな話題の一つとなっている。主要な役割を果たしていると正常に光信号1-4と5-7と両方の線形、非線形デバイスの強化を遅らせるために使用されてきた、特に、光フォトニック結晶導波路を遅らせる。8月11日 フォトニック結晶キャビティが遅い光導波路と同様の効果を達成しますが、帯域幅が減少以上。これらの空洞は高Q-factor/volume比を提供し、光学的に12の実現に向けて、電気的に13は超低閾値レーザと非線形効果の増強を汲み上げ、さらに14-16、受動フィルタ17および変調器18から19まで実証されている、超狭線幅、高い自由スペクトルRを展示低エネルギー消費のアンジュとレコードの値。 これらのエキサイティングな結果を達成するために、堅牢な再現性のある製造プロトコルが開発されなければならない。本稿では、フォトニック結晶パターンの定義については、電子ビームリソグラフィを採用しており、ウェットとドライエッチング技術を使用して私達の製造プロトコルを詳細に見てみましょう。垂直に苦しむしないフォトニック結晶における当社の最適な製造レシピの結果が非対称と非常に良好なエッジ内壁粗さを示す。我々は、同様の問題を特定し、排除するために撮影することができ、診断経路につながる、エッチングパラメータおよびそれらがデバイス上に持つことができる有害な影響を変化させた結果を議論する。 スローライト導波路を評価するための鍵は、送信と群屈折率スペクトルの受動的特性です。様々な方法が最も顕著なの透過スペクトル20から21のファブリペロー干渉縞を解決して、報告されているD干渉技術。ここ22から25まで 、我々は、フーリエ変換分析とスペクトル干渉法を組み合わせた直接、ブロードバンド測定技術について説明します。我々は必要とせずに、アクセス導波路と裸のフォトニック結晶を特徴づけることができるように26我々の手法は、そのシンプルさとパワーのために際立っているオンチップの干渉成分、およびセットアップのための部分のみと遅延スキャンを移動するための必要とせず、マッハツェンダー干渉計で構成されています。 それによって歪めフォトニック結晶キャビティ、キャビティ自体のパフォーマンスに直接影響キャビティ27に結合された内部または外部ソース21導波路を含む技術、測定を特徴付けるとき。ここでは、交差偏波プローブビームを利用して、プローブが平面外の客観を通じてキャビティに結合され、共鳴散乱（RS）として知られている小説と非侵入型の手法を説明します。テクニックは最初demonstraだっテッドマカッら28により、さらにガリらによって開発された29

Fabricated samples
Figure 1 shows a scanning electron microscope (SEM) image of an exposed and developed pattern in electron beam resist - it is evident from the "clean" edge between the resist and the silicon substrate that complete exposure/development has been accomplished. Exposure of dose test patterns, consisting of simple repeated shapes (in our case 50 &times; 50 &mu;m squares), each with a differing base dose, are used to determine the correct dose factor and developmen...

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

フォトニック結晶スローライト導波路と空洞の使用は、広く多くの異なるアプリケーションでフォトニクスコミュニティによって採用されています。したがって、これらのデバイスの作製および特性は非常に興味深いです。干渉計（導波路）と共鳴散乱（キャビティ）：本論文では、すなわち私たちの製造技術と二つの光学特性評価方法を概説します。

フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

fabrication-characterization-photonic-crystal-slow-light-waveguides

Research

JoVE Journal

Engineering

18.8K ビュー.  University of St Andrews. フォトニック結晶スローライト導波路と空洞の使用は、広く多くの異なるアプリケーションでフォトニクスコミュニティによって採用されています。したがって、これらのデバイスの作製および特性は非常に興味深いです。干渉計（導波路）と共鳴散乱（キャビティ）：本論文では、すなわち私たちの製造技術と二つの光学特性評価方法を概説します。

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Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Metamaterials (MM), artificial materials engineered to have properties that may not be found in nature, have been widely explored since the first theoretical1 and experimental demonstration2 of their unique properties. MMs can provide a highly controllable electromagnetic response, and to date have been demonstrated in every technologically relevant spectral range including the optical3, near IR4, mid IR5 , THz6 , mm-wave7 , microwave8 and radio9 bands. Applications include perfect lenses10, sensors11, telecommunications12, invisibility cloaks13 and filters14,15. We have recently developed single band16, dual band17 and broadband18 THz metamaterial absorber devices capable of greater than 80% absorption at the resonance peak. The concept of a MM absorber is especially important at THz frequencies where it is difficult to find strong frequency selective THz absorbers19. In our MM absorber the THz radiation is absorbed in a thickness of ~ &lambda;/20, overcoming the thickness limitation of traditional quarter wavelength absorbers. MM absorbers naturally lend themselves to THz detection applications, such as thermal sensors, and if integrated with suitable THz sources (e.g. QCLs), could lead to compact, highly sensitive, low cost, real time THz imaging systems.

This protocol outlines the simulation, fabrication and characterization of THz metamaterial absorbers. Such absorbers, when coupled with an appropriate sensor, have applications in THz imaging and spectroscopy.

テラヘルツメタマテリアルアブソーバのシミュレーション、作製と評価

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

工学

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on photoconduction, which has been one of the most commonly used techniques for terahertz generation 1-8. Terahertz generation in a photoconductive emitter is achieved by pumping an ultrafast photoconductor with a pulsed or heterodyned laser illumination. The induced photocurrent, which follows the envelope of the pump laser, is routed to a terahertz radiating antenna connected to the photoconductor contact electrodes to generate terahertz radiation. Although the quantum efficiency of a photoconductive emitter can theoretically reach 100%, the relatively long transport path lengths of photo-generated carriers to the contact electrodes of conventional photoconductors have severely limited their quantum efficiency. Additionally, the carrier screening effect and thermal breakdown strictly limit the maximum output power of conventional photoconductive terahertz sources. To address the quantum efficiency limitations of conventional photoconductive terahertz emitters, we have developed a new photoconductive emitter concept which incorporates a plasmonic contact electrode configuration to offer high quantum-efficiency and ultrafast operation simultaneously. By using nano-scale plasmonic contact electrodes, we significantly reduce the average photo-generated carrier transport path to photoconductor contact electrodes compared to conventional photoconductors 9. Our method also allows increasing photoconductor active area without a considerable increase in the capacitive loading to the antenna, boosting the maximum terahertz radiation power by preventing the carrier screening effect and thermal breakdown at high optical pump powers. By incorporating plasmonic contact electrodes, we demonstrate enhancing the optical-to-terahertz power conversion efficiency of a conventional photoconductive terahertz emitter by a factor of 50 10.

We describe methods for the design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive emitters, which offer two orders of magnitude higher terahertz power levels compared to conventional photoconductive emitters.

プラズモニック光伝導テラヘルツエミッターの設計、製作、および実験特性

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

ライトの横アンダーソン局在のために無秩序ポリマー光ファイバの作製と評価

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

シリコン直接ウェハー接合による均一ナノスケールキャビティの作製

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

乱れたフォトニックバンドギャップ材料のフォトニック特性を研究するためにマイクロ波誘電体固体の巨視的サンプルの使用

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

光可飽和遷移を経由してパターニング - 作製と特性評価

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

バルクヘテロ接合太陽電池の印刷作製と<em&gt;その場で</em&gt;形態キャラクタリゼーション

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted researchers&#39; attention in many fields. Most of the studies focused on macroscopic LCE structures (films, fibers) and their miniaturization is still in its infancy. Recently developed lithography techniques, e.g., mask exposure and replica molding, only allow for creating 2D structures on LCE thin films. Direct laser writing (DLW) opens access to truly 3D fabrication in the microscopic scale. However, controlling the actuation topology and dynamics at the same length scale remains a challenge.
In this paper we report on a method to control the liquid crystal (LC) molecular alignment in the LCE microstructures of arbitrary three-dimensional shape. This was made possible by a combination of direct laser writing for both the LCE structures as well as for micrograting patterns inducing local LC alignment. Several types of grating patterns were used to introduce different LC alignments, which can be subsequently patterned into the LCE structures. This protocol allows one to obtain LCE microstructures with engineered alignments able to perform multiple opto-mechanical actuation, thus being capable of multiple functionalities. Applications can be foreseen in the fields of tunable photonics, micro-robotics, lab-on-chip technology and others.

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

自由形式のライトアクチュエータ - 顕微鏡スケールでの作製と作動の制御

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

超伝導共振器の作製と評価

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

フェムト秒レーザー誘起アブレーションを用いたナノファイバー上の1次元フォトニック結晶共振器の作製

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...