Двухфотонная лазерная печать функциональных микроструктур интегральной фотоники: волноводов, микрорезонаторов и призменных адаптеров ввода/вывода оптического излучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработка и оптимизация методов создания функциональных элементов микронных и субмикронных размеров для фотонных интегральных схем является одной из основных задач нанофотоники. В настоящее время активно развивается метод двухфотонной лазерной литографии (ДФЛЛ), позволяющий формировать трехмерные структуры с субволновым разрешением. В данной работе продемонстрированы результаты по развитию этого метода и показано, что использование оптимизированных схем печати, пространственной фильтрации используемого лазерного излучения, введение в полимер лазерных красителей приводит как к формированию оптически однородных и качественных объемных микрострутур с характерными особенностями вплоть до 300 нм, так и приданию им функциональных свойств. Возможности данного оптимизированного метода ДФЛЛ продемонстрированы на примере кольцевых микрорезонаторов и расположенных над подложкой оптических волноводов с призменными адаптерами ввода/вывода излучения. Оптические потери при заведении излучения в волновод на длине волны 405 нм с помощью напечатанного призменного адаптера составили не более 1.25 дБ.

Об авторах

А. И Майдыковский

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: anton@shg.ru
119991, г. Москва, Россия

Д. А Апостолов

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: anton@shg.ru
119991, г. Москва, Россия

Е. А Мамонов

МГУ имени М. В. Ломоносова; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Email: anton@shg.ru
119991, г. Москва, Россия; 109028, Москва, Россия

Д. А Копылов

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: anton@shg.ru
119991, г. Москва, Россия

С. А Дагесян

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: anton@shg.ru
119991, г. Москва, Россия

Т. В Мурзина

МГУ имени М. В. Ломоносова;Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Автор, ответственный за переписку.
Email: anton@shg.ru
119991, г. Москва, Россия; 109028, Москва, Россия

Список литературы

  1. S. Kawata, H.-B. Sun, T. Tanaka, and K. Takada, Nature 412, 697 (2001).
  2. S. Maruo, O. Nakamura, and S. Kawata, Opt. Lett., 22(2), 132 (1997).
  3. I. I. Shishkin, M.V. Rybin, K.B. Samusev, M. F. Limonov, R.V. Kiyan, B.N. Chichkov, Y. S. Kivshar, and P.A. Belov, JETP Lett. 99(9), 531 (2014).
  4. A.G. Vitukhnovskya, R.D. Zvagelskya, D.A. Kolymagina, A.V. Pisarenkoa, and D.A. Chubicha, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 84(7), 927 (2020).
  5. H. Gao, G. F.R. Chen, P. Xing, J.W. Choi, H.Y. Low, and D.T.H. Tan, Adv. Opt. Mater. 8(18), 2000613 (2020).
  6. P.-I. Dietrich, M. Blaicher, I. Reuter, M. Billah, T. Hoose, A. Hofmann, C. Caer, R. Dangel, B. Offrein, U. Troppenz, W. Freude, and C. Koos, Nature Photon. 12, 241 (2018).
  7. A. Maydykovskiy, E. Mamonov, N. Mitetelo, S. Soria, and T. Murzina, JETP Lett. 115(5), 261 (2022).
  8. S.P. Vyatchanin, M. L. Gorodetskii, and V. S. ll'chenko, Journal of Applied Spectroscopy 56, 182 (1992).
  9. A.A. Savchenkov, W. Liang, A.B. Matsko, V. S. Ilchenko, D. Seidel, and L. Maleki, Opt. Lett. 34(9), 1318 (2009).
  10. X. Wang, Q. Liao, Q. Kong, Y. Zhang, Z. Xu, X. Lu, and H. Fu, Angewandte Chemie International Edition 53(23), 5863 (2014).
  11. A.P. Tarasov, A. S. Lavrikov, L.A. Zadorozhnaya, and V.M. Kanevsky, JETP Lett. 115(9), 502 (2022).
  12. K.H. Li, Y. F. Cheung,W.Y. Fu, and H.W. Choi, Appl. Phys. Lett. 119(10), 101106 (2021).
  13. M. Fujita, A. Sakai, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 5(3), 673 (1999).
  14. F. Vollmer and S. Arnold, Nat. Methods 5(7), 591 (2008).
  15. G. Guan, S. Arnold, and M. V. Otugen, AIAA J. 44(10), 2385 (2006).
  16. S. Zhang, S.-J. Tang, S. Feng, Y.-F. Xiao, W. Cui, X. Wang, W. Sun, J. Ye, P. Han, X. Zhang, and Y. Zhang, Adv. Opt. Mater. 7(20), 1900602 (2019).
  17. D. Venkatakrishnarao, M. A. Mohiddon, N. Chandrasekhar, and R. Chandrasekar, Adv. Opt. Mater. 3(8), 1035 (2015).
  18. I. Staude, M. Decker, M. J. Ventura, C. Jagadish, D.N. Neshev, M. Gu, and Y. S. Kivshar, Adv. Mater. 25(9), 1260 (2013).
  19. D.A. Kopylov, M.N. Esaulkov, I. I. Kuritsyn, A.O. Mavritskiy, B. E. Perminov, A.V. Konyashchenko, T.V. Murzina, and A. I. Maydykovskiy, Laser Phys. Lett. 15(4), 045001 (2018).
  20. G.O. Dias, O. Lecarme, J. Cordeiro, E. Picard, and D. Peyrade, Microelectronic Engineering 257, 111751 (2022).
  21. F. Dumur, Eur. Polym. J. 163, 110962 (2022).
  22. N.B. Tomazio, L.D. Boni, and C.R. Mendonca, Sci. Rep. 7(1), 1 (2017).
  23. R.M.R. Adao, T. L. Alves, C. Maibohm, B. Romeira, and J. B. Nieder, Opt. Express 30(6), 9623 (2022).
  24. S. Zhang, S.-J. Tang, S. Feng, Y.-F. Xiao, W. Cui, X. Wang, W. Sun, J. Ye, P. Han, X. Zhanga, and Y. Zhang, Adv. Opt. Mater. 7(20), 1900602 (2019).
  25. L. Cheng, S. Mao, Z. Li, Y. Han, and H. Y. Fu, Micromachines 11(7), 666 (2020).
  26. X. Chen, C. Li, C.K.Y. Fung, S.M.G. Lo, and H.K. Tsang, IEEE Photonics Technol. Lett. 22(15), 1156 (2010).
  27. D. Taillaert, F.V. Laere, M. Ayre, W. Bogaerts, D.V. Thourhout, P. Bienstman, and R. Baets, Jpn. J. Appl. Phys. 45(8A), 6071 (2006).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023