JP2016061816A - Minute condensing waveguide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズモンポラリトンを利用する微小集光導波路に関する。 The present invention relates to a micro condensing waveguide using plasmon polaritons.
近年、光導波路伝搬光を回折限界以下のサイズに閉じこめる方法として、金属−誘電体−金属や金属−半導体−金属構造を利用した、プラズモン導波路が検討されている。この導波路では、金属と誘電体（半導体）との界面に存在する電磁波モードであるプラズモンポラリトンを利用している。プラズモン導波路では、光の伝送は、金属の表面において自由電子が集団的に振動して擬似的な粒子として振る舞うプラズモンを介した光伝搬モードによって行われる。 In recent years, a plasmon waveguide using a metal-dielectric-metal or metal-semiconductor-metal structure has been studied as a method for confining light propagated by an optical waveguide to a size below the diffraction limit. In this waveguide, plasmon polariton, which is an electromagnetic wave mode existing at the interface between a metal and a dielectric (semiconductor), is used. In the plasmon waveguide, light is transmitted by a light propagation mode through plasmons in which free electrons collectively vibrate on a metal surface and behave as pseudo particles.
例えば、図５に断面を示す構成とされたプラズモン導波路が報告されている（非特許文献１参照）。この導波路は、酸化シリコンからなる下部クラッド層３０１の上に幅７０ｎｍ，高さ３４０ｎｍのＳｉからなるコア３０２が形成され、コア３０２が金属層３０３で覆われ、これらの上に上部クラッド層３０４が形成されている。コア３０２は、表面が熱酸化されている。金属層３０３は、ＣｕやＡｌから構成されている。このプラズモン導波路を用いることで、導波路や共振器などのサイズを微小にすることが可能となり、超高速・高効率な光源や受光器、変調器が実現されると期待されている。 For example, a plasmon waveguide having a cross section shown in FIG. 5 has been reported (see Non-Patent Document 1). In this waveguide, a core 302 made of Si having a width of 70 nm and a height of 340 nm is formed on a lower clad layer 301 made of silicon oxide, the core 302 is covered with a metal layer 303, and an upper clad layer 304 is formed thereon. Is formed. The surface of the core 302 is thermally oxidized. The metal layer 303 is made of Cu or Al. By using this plasmon waveguide, it becomes possible to reduce the size of the waveguide, resonator, etc., and it is expected that an ultrafast and highly efficient light source, light receiver, and modulator will be realized.
しかしながら、上述した技術では、以下に示す問題があった。まず、コアの幅は回折限界以下に狭められているが、コアの高さが３４０ｎｍと大きく、回折限界以下に集光されていない。また、コアの幅に対する高さの比（アスペクト比）が大きいため、コア断面形状を垂直性良く作製することが容易ではないという問題がある。実際には、図６に示すように、下部クラッド層３０１から離れて上部に行くほど、幅が狭くなる断面次第形状のコア３０２となる。このため、当該導波路を用いたデバイス設計を困難にしていた。 However, the above-described technique has the following problems. First, the width of the core is narrowed below the diffraction limit, but the height of the core is as large as 340 nm and is not condensed below the diffraction limit. Further, since the ratio of the height to the width of the core (aspect ratio) is large, there is a problem that it is not easy to produce the core cross-sectional shape with good verticality. Actually, as shown in FIG. 6, the core 302 has a cross-sectional shape whose width becomes narrower as it goes away from the lower clad layer 301 and goes upward. For this reason, it has been difficult to design a device using the waveguide.
これに対し、回折限界以下にコア高さを低くすると、非特許文献１の技術では、下部クラッド下部クラッド層３０１に漏れる光が増大し、結果として、高さ方向に回折限界以下に集光することができないなどの問題が発生する。このように、非特許文献１の技術では、導波路および共振器のサイズをより微小にすることが容易ではないという問題があった。 On the other hand, when the core height is lowered below the diffraction limit, in the technique of Non-Patent Document 1, light leaking to the lower clad lower clad layer 301 increases, and as a result, the light is condensed below the diffraction limit in the height direction. Problems such as inability to do so. As described above, the technique of Non-Patent Document 1 has a problem that it is not easy to further reduce the size of the waveguide and the resonator.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、プラズモン導波路を用いることで、導波路のサイズをより微小にできるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make the size of a waveguide smaller by using a plasmon waveguide.
本発明に係る微小集光導波路は、下部クラッド層と、下部クラッド層の上に形成されたコアと、コアの上端部より下部クラッド層の側のコアの両側部に接して配置された金属層と、コアの上に形成された上部クラッド層とを備える。例えば、コアはシリコンから構成されている。この場合、コアは、側面に絶縁層を備えるようにしてもよい。 A micro-condensing waveguide according to the present invention includes a lower cladding layer, a core formed on the lower cladding layer, and a metal layer disposed in contact with both side portions of the core on the lower cladding layer side from the upper end portion of the core. And an upper clad layer formed on the core. For example, the core is made of silicon. In this case, the core may include an insulating layer on the side surface.
以上説明したように、本発明によれば、コアの上端部より下部クラッド層の側のコアの両側部に接して金属層を配置したので、プラズモン導波路を用いることで、導波路のサイズをより微小にできるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, since the metal layer is disposed in contact with both side portions of the core on the lower clad layer side from the upper end portion of the core, the size of the waveguide can be reduced by using the plasmon waveguide. The excellent effect that it can be made finer is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における微小集光導波路の構成を示す断面図である。この微小集光導波路は、下部クラッド層１０１と、この上に形成されたコア部１０２とを備える。また、コア部１０２上端部より下部クラッド層１０１の側において、コア部１０２の両側部に接して配置された金属層１０３を備える。また、コア部１０２の上には、上部クラッド層１０４が形成されている。
[Embodiment 1]
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a micro condensing waveguide according to Embodiment 1 of the present invention. This micro condensing waveguide includes a lower cladding layer 101 and a core portion 102 formed thereon. Further, a metal layer 103 is provided on the lower clad layer 101 side from the upper end portion of the core portion 102 and in contact with both side portions of the core portion 102. An upper clad layer 104 is formed on the core portion 102.
ここで、コア部１０２は、シリコンから構成し、断面視で高さ６０ｎｍ，幅６０ｎｍである。なお、高さは、下部クラッド層１０１の表面からの長さである。また、幅は、下部クラッド層１０１の表面（平面）に平行な方向の長さである。また、実施の形態１では、下部クラッド層１０１の上に接して金属層１０３が形成され、金属層１０３は層厚２０ｎｍとしている。 Here, the core portion 102 is made of silicon and has a height of 60 nm and a width of 60 nm in a cross-sectional view. The height is the length from the surface of the lower cladding layer 101. The width is a length in a direction parallel to the surface (plane) of the lower cladding layer 101. In the first embodiment, the metal layer 103 is formed on and in contact with the lower cladding layer 101, and the metal layer 103 has a thickness of 20 nm.
なお、金属層１０３は、下部クラッド層１０１の上に接している必要はなく、コア部１０２の両側面に接する位置が、コア部１０２上端部より下部クラッド層１０１の側（下側）に配置されていればよい。また、金属層１０３は、下部クラッド層１０１上の全域に形成されている必要はない。金属層１０３が形成されている領域のコア部１０２による導波路により、プラズモン導波路が構成される。 The metal layer 103 does not need to be in contact with the lower clad layer 101, and the positions in contact with both side surfaces of the core portion 102 are arranged on the lower clad layer 101 side (lower side) from the upper end portion of the core portion 102. It only has to be done. Further, the metal layer 103 does not need to be formed on the entire area of the lower cladding layer 101. A plasmon waveguide is constituted by the waveguide formed by the core portion 102 in the region where the metal layer 103 is formed.
ところで、コア材料は、シリコンに限るものではなく、ＳｉＯ2、ＳｉＯx、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯ2、ＨｆＯ2などの誘電体や、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅなどの半導体，化合物半導体であればよい。コア材料は、金属以外の材料であればよい。ＳｉフォトニクスデバイスやＳｉ電子回路との集積を考慮すると、コア材料はシリコンが好ましい。 By the way, the core material is not limited to silicon, but may be a dielectric such as SiO 2 , SiO x , SiON, SiN, AlO 2 , HfO 2 , a semiconductor such as Si, InP, GaAs, CdSe, or a compound semiconductor. Good. The core material may be any material other than metal. In consideration of integration with Si photonics devices and Si electronic circuits, the core material is preferably silicon.
ここで、コア部１０２内部で高い光強度密度を得るには、コア部１０２と金属層１０３との間に、コア部１０２より低い屈折率層を挟まないことが望ましい。上述した例では、シリコンに金属が接している状態が好ましい。ただし、コア部１０２の表面（側面）に、絶縁層が備えられていてもよい。コア部１０２は、単一の材料から構成する必要はなく、例えば、シリコンから構成したコア部１０２の表面に、熱酸化層が備えられていてもよい。なお、この状態は、シリコンからなるコア本体と、金属層との間に酸化シリコン層が挟まれている状態ということもできる。このように、シリコン部分と金属との間に別の層が挟まれていても、所望とする回折限界以下に集光できる状態であればかまわない。 Here, in order to obtain a high light intensity density inside the core part 102, it is desirable not to sandwich a refractive index layer lower than the core part 102 between the core part 102 and the metal layer 103. In the above-described example, it is preferable that a metal is in contact with silicon. However, an insulating layer may be provided on the surface (side surface) of the core portion 102. The core part 102 does not need to be comprised from a single material, for example, the thermal oxidation layer may be provided in the surface of the core part 102 comprised from the silicon | silicone. This state can also be said to be a state in which a silicon oxide layer is sandwiched between a core body made of silicon and a metal layer. Thus, even if another layer is sandwiched between the silicon portion and the metal, it does not matter as long as the light can be condensed below the desired diffraction limit.
次に、金属層１０３は、Ａｌ、ＣｕなどのＳｉ電子回路の配線材料、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｃｒなどの抵抗値の低い金属材料を用いることが望ましい。中でも反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）のようなドライプロセスによって加工できる材料を用いた方が、回折限界以下の微細構造の作製に適している。例えば、Ａｌは、Ｃｌ系ガスを用いてＲＩＥが可能である。また、ＲｕやＣｒは、Ｏ2プラズマを用いてＲＩＥが可能である。 Next, as the metal layer 103, it is desirable to use a wiring material for a Si electronic circuit such as Al or Cu, or a metal material having a low resistance value such as Au, Ag, Ru, or Cr. In particular, the use of a material that can be processed by a dry process such as reactive ion etching (RIE) is suitable for producing a fine structure having a diffraction limit or less. For example, Al can be RIE using a Cl-based gas. Ru and Cr can be RIE using O 2 plasma.
例えば、下部クラッド層１０１の上にコア部１０２を形成した後、金属を堆積して金属膜を形成し、この金属膜を、上述したようにＲＩＥ法によりエッチバックし、コア部１０２の上方部分を露出させれば、金属層１０３が形成できる。下部クラッド層１０１上のコア部１０２の形成は、例えば、よく知られたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用い、この埋め込み酸化層を下部クラッド層１０１とし、表面シリコン層をよく知られたリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすれば、コア部１０２が形成できる。 For example, after forming the core portion 102 on the lower clad layer 101, a metal is deposited to form a metal film, and this metal film is etched back by the RIE method as described above, so that an upper portion of the core portion 102 is formed. Is exposed, the metal layer 103 can be formed. The core 102 on the lower clad layer 101 is formed by using, for example, a well-known SOI (Silicon on Insulator) substrate, this buried oxide layer as the lower clad layer 101, and a well-known lithography technique for the surface silicon layer. If the patterning is performed by an etching technique, the core portion 102 can be formed.
このように、実施の形態１における微小集光導波路は、公知の半導体集積回路の製造技術により、容易に製造できる。また、シリコン細線コアによる光導波路の製造プロセスに対し、金属の堆積およびエッチングの工程を追加すればよく、工程の大幅な増加をすることがない。 As described above, the micro condensing waveguide according to the first embodiment can be easily manufactured by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique. Moreover, it is only necessary to add metal deposition and etching steps to the optical waveguide manufacturing process using the silicon fine wire core, and the number of steps is not significantly increased.
次に、実施の形態１における微小集光導波路の光閉じ込め状態について、シミュレーションした結果について図２を用いて説明する。図２は、導波路断面における電界分布の計算結果を示す分布図である。図２の（ａ）は、実施の形態１における微小集光導波路の結果を示している。また、図２の（ｂ）は、コア部１０２を覆う金属層１５３を形成した場合の結果を示している。図２の（ｂ）に示す構成は、非特許文献１の構成と同様である。金属層１５３は、層厚８０ｎｍとしている。電界分布計算にあたっては、市販のモードソルバーを用い、１ｎｍメッシュにて計算を行っている。 Next, a simulation result of the optical confinement state of the minute condensing waveguide in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a distribution diagram showing the calculation result of the electric field distribution in the waveguide cross section. FIG. 2A shows the result of the micro condensing waveguide in the first embodiment. FIG. 2B shows the result when the metal layer 153 covering the core portion 102 is formed. The configuration shown in FIG. 2B is the same as the configuration of Non-Patent Document 1. The metal layer 153 has a layer thickness of 80 nm. In the electric field distribution calculation, a commercially available mode solver is used and calculation is performed with a 1 nm mesh.
図２の（ａ）に示すように、実施の形態１によれば、コア部１０２と金属層１０３との間に電界が集中して分布している。この場合の光閉じ込め係数は、約８３％である。一方、図２の（ｂ）に示すように、コア部１０２を金属層１５３で覆う構成では、コア部１０２の下方への漏れ出しが大きく、コア部１０２内部への閉じ込めが弱い。この場合、コア部１０２の下方への漏れ出しが大きいため、計算結果への計算境界の影響を排除しきれないが、光閉じ込め係数は約３％である。このように、本発明によれば、光閉じ込め係数を大きく増大させられることが分かる。 As shown in FIG. 2A, according to the first embodiment, the electric field is concentrated and distributed between the core portion 102 and the metal layer 103. In this case, the optical confinement factor is about 83%. On the other hand, as shown in FIG. 2B, in the configuration in which the core portion 102 is covered with the metal layer 153, the downward leakage of the core portion 102 is large and the confinement inside the core portion 102 is weak. In this case, since the leaking downward of the core part 102 is large, the influence of the calculation boundary on the calculation result cannot be excluded, but the optical confinement factor is about 3%. Thus, it can be seen that according to the present invention, the optical confinement factor can be greatly increased.
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態２における微小集光導波路の構成を示す断面図である。この微小集光導波路は、下部クラッド層２０１と、この上に形成されたコア部２０２とを備える。ここで、実施の形態２では、両脇にスラブ部２０２ａを備え、リブ型導波路としている。コア部２０２は、断面視で高さ６０ｎｍ，幅６０ｎｍである。また、スラブ部２０２ａは、厚さ２０ｎｍである。
[Embodiment 2]
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the micro condensing waveguide in the second embodiment of the present invention. This micro condensing waveguide includes a lower cladding layer 201 and a core portion 202 formed thereon. Here, in the second embodiment, slab portions 202a are provided on both sides to form a rib-type waveguide. The core part 202 has a height of 60 nm and a width of 60 nm in a cross-sectional view. Moreover, the slab part 202a is 20 nm in thickness.
また、実施の形態２でも、上述したようにリブ型導波路としたコア部２０２の上端部より下部クラッド層２０１の側のコア部２０２の両側部に接して配置された金属層２０３を備える。実施の形態２では、スラブ部２０２ａの上に、金属層２０３が配置されている。また、コア部２０２の上には、上部クラッド層２０４が形成されている。 The second embodiment also includes the metal layer 203 disposed in contact with both side portions of the core portion 202 on the lower clad layer 201 side from the upper end portion of the core portion 202 that is a rib-type waveguide as described above. In the second embodiment, the metal layer 203 is disposed on the slab portion 202a. An upper clad layer 204 is formed on the core portion 202.
なお、金属層２０３は、スラブ部２０２ａの上に接している必要はなく、コア部２０２の両側面に接する位置が、コア部２０２上端部より下部クラッド層２０１の側（下側）に配置されていればよい。また、金属層２０３は、下部クラッド層２０１上の全域に形成されている必要はない。金属層２０３が形成されている領域のコア部２０２による導波路により、プラズモン導波路が構成される。 The metal layer 203 does not need to be in contact with the slab portion 202a, and the positions in contact with both side surfaces of the core portion 202 are arranged on the lower clad layer 201 side (lower side) from the upper end portion of the core portion 202. It only has to be. Further, the metal layer 203 need not be formed over the entire area of the lower cladding layer 201. A plasmon waveguide is constituted by the waveguide formed by the core portion 202 in the region where the metal layer 203 is formed.
ところで、実施の形態２においても、コア材料は、シリコンに限るものではなく、ＳｉＯ2、ＳｉＯx、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＡｌＯ2、ＨｆＯ2などの誘電体や、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅなどの半導体，化合物半導体であればよい。コア材料は、金属以外の材料であればよい。ＳｉフォトニクスデバイスやＳｉ電子回路との集積を考慮すると、コア材料はシリコンが好ましい。 By the way, also in the second embodiment, the core material is not limited to silicon, but a dielectric such as SiO 2 , SiO x , SiON, SiN, AlO 2 , HfO 2 , Si, InP, GaAs, CdSe, or the like. Any semiconductor or compound semiconductor may be used. The core material may be any material other than metal. In consideration of integration with Si photonics devices and Si electronic circuits, the core material is preferably silicon.
ここで、コア部２０２内部で高い光強度密度を得るには、コア部２０２と金属層２０３との間に、コア部２０２より低い屈折率層を挟まないことが望ましい。上述した例では、シリコンに金属が接している状態が好ましい。ただし、コア部２０２の表面（側面）に、絶縁層が備えられていてもよい。コア部２０２は、単一の材料から構成する必要はなく、例えば、シリコンから構成したコア部２０２の表面に、熱酸化層が備えられていてもよい。このように、シリコン部分と金属との間に別の層が挟まれていても、所望とする回折限界以下に集光できる状態であればかまわない。 Here, in order to obtain a high light intensity density inside the core part 202, it is desirable not to sandwich a refractive index layer lower than the core part 202 between the core part 202 and the metal layer 203. In the above-described example, it is preferable that a metal is in contact with silicon. However, an insulating layer may be provided on the surface (side surface) of the core portion 202. The core part 202 does not need to be comprised from a single material, for example, the thermal oxidation layer may be provided in the surface of the core part 202 comprised from the silicon | silicone. Thus, even if another layer is sandwiched between the silicon portion and the metal, it does not matter as long as the light can be condensed below the desired diffraction limit.
また、金属層２０３も、実施の形態１と同様に、Ａｌ、ＣｕなどのＳｉ電子回路の配線材料、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｃｒなどの抵抗値の低い金属材料を用いることが望ましい。中でもＲＩＥのようなドライプロセスによって加工できる材料を用いた方が、回折限界以下の微細構造の作製に適している。 Further, similarly to the first embodiment, the metal layer 203 is desirably made of a wiring material for a Si electronic circuit such as Al or Cu, or a metal material having a low resistance value such as Au, Ag, Ru, or Cr. In particular, the use of a material that can be processed by a dry process such as RIE is suitable for producing a fine structure having a diffraction limit or less.
例えば、下部クラッド層２０１の上にスラブ部２０２ａを備えるリブ型のコア部２０２を形成した後、金属を堆積して金属膜を形成し、この金属膜を、上述したようにＲＩＥ法によりエッチバックし、コア部２０２の上方部分を露出させれば、金属層２０３が形成できる。下部クラッド層２０１上のコア部２０２の形成は、例えば、よく知られたＳＯＩ基板を用い、この埋め込み酸化層を下部クラッド層２０１とし、表面シリコン層をよく知られたリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすれば、スラブ部２０２ａを備えるリブ型のコア部２０２が形成できる。 For example, after forming a rib-type core portion 202 having a slab portion 202a on the lower clad layer 201, a metal is deposited to form a metal film, and this metal film is etched back by the RIE method as described above. And if the upper part of the core part 202 is exposed, the metal layer 203 can be formed. For forming the core portion 202 on the lower cladding layer 201, for example, a well-known SOI substrate is used, the buried oxide layer is used as the lower cladding layer 201, and the surface silicon layer is patterned by a well-known lithography technique and etching technique. If it does so, the rib-shaped core part 202 provided with the slab part 202a can be formed.
このように、実施の形態２における微小集光導波路においても、公知の半導体集積回路の製造技術により、容易に製造できる。また、シリコン細線コアによる光導波路の製造プロセスに対し、金属の堆積およびエッチングの工程を追加すればよく、工程の大幅な増加をすることがない。また、実施の形態２では、リブ導波路としており、よく知られているようにプラズモン導波路の伝搬損失を下げるために金属と、コアの主材料（Ｓｉ）との間にＳｉＯ2やＡｌＯ2、ＨｆＯ2といった絶縁体材料を挟んだ場合でも、リブ部（スラブ部）を通してコア内部にキャリアを出し入れすることが可能となる。 As described above, the micro condensing waveguide according to the second embodiment can also be easily manufactured by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique. Moreover, it is only necessary to add metal deposition and etching steps to the optical waveguide manufacturing process using the silicon fine wire core, and the number of steps is not significantly increased. In the second embodiment, a rib waveguide is used. As is well known, in order to reduce the propagation loss of the plasmon waveguide, SiO 2 or AlO 2 is interposed between the metal and the main material (Si) of the core. Even when an insulator material such as HfO 2 is sandwiched, the carrier can be taken in and out of the core through the rib portion (slab portion).
次に、実施の形態２における微小集光導波路の光閉じ込め状態について、シミュレーションした結果について図４を用いて説明する。図４は、導波路断面における電界分布の計算結果を示す分布図である。図４の（ａ）は、実施の形態２における微小集光導波路の結果を示している。また、図４の（ｂ）は、コア部２０２を覆う金属層２５３を形成した場合の結果を示している。図４の（ｂ）に示す構成は、非特許文献１の構成と同様である。金属層２５３は、層厚６０ｎｍとしている。電界分布計算にあたっては、市販のモードソルバーを用い、１ｎｍメッシュにて計算を行っている。 Next, a simulation result of the optical confinement state of the minute condensing waveguide in the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a distribution diagram showing the calculation result of the electric field distribution in the waveguide cross section. FIG. 4A shows the result of the micro condensing waveguide in the second embodiment. FIG. 4B shows the result when the metal layer 253 covering the core portion 202 is formed. The configuration shown in FIG. 4B is the same as the configuration of Non-Patent Document 1. The metal layer 253 has a layer thickness of 60 nm. In the electric field distribution calculation, a commercially available mode solver is used and calculation is performed with a 1 nm mesh.
図４の（ａ）に示すように、実施の形態２によれば、コア部２０２と金属層２０３との間に電界が集中して分布している。この場合の光閉じ込め係数は、約４９％である。一方、図４の（ｂ）に示すように、コア部２０２を金属層２５３で覆う構成では、コア部２０２の下方への漏れ出しが大きく、コア部２０２内部への閉じ込めが弱い。この場合、コア部２０２の下方への漏れ出しが大きいため、計算結果への計算境界の影響を排除しきれないが、光閉じ込め係数は約１％である。このように、本発明によれば、光閉じ込め係数を大きく増大させられることが分かる。 As shown in FIG. 4A, according to the second embodiment, the electric field is concentrated and distributed between the core portion 202 and the metal layer 203. In this case, the optical confinement factor is about 49%. On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the configuration in which the core part 202 is covered with the metal layer 253, the downward leakage of the core part 202 is large and the confinement inside the core part 202 is weak. In this case, since the leaking downward of the core part 202 is large, the influence of the calculation boundary on the calculation result cannot be excluded, but the optical confinement factor is about 1%. Thus, it can be seen that according to the present invention, the optical confinement factor can be greatly increased.
以上に説明したように、本発明によれば、コアの上端部より下部クラッド層の側のコアの両側部に接して金属層を配置したので、プラズモン導波路を用いることで、コア部の断面形状をより小さくすることが可能となり、導波路のサイズをより微小にできるようになる。 As described above, according to the present invention, since the metal layer is disposed in contact with both side portions of the core on the lower clad layer side from the upper end portion of the core, the cross section of the core portion can be obtained by using the plasmon waveguide. The shape can be further reduced, and the size of the waveguide can be further reduced.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、コアの断面寸法は、６０ｎｍ×６０ｎｍに限るものではない。また、各材料も、上述した例に限るものではない。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, the cross-sectional dimension of the core is not limited to 60 nm × 60 nm. Each material is not limited to the above-described example.
１０１…下部クラッド層、１０２…コア部、１０３…金属層、１０４…上部クラッド層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Lower clad layer, 102 ... Core part, 103 ... Metal layer, 104 ... Upper clad layer
Claims (3)
前記下部クラッド層の上に形成されたコア部と、
前記コア部の上端部より前記下部クラッド層の側の前記コア部の両側部に接して配置された金属層と、
前記コア部の上に形成された上部クラッド層と
を備えることを特徴とする微小集光導波路。 A lower cladding layer;
A core formed on the lower cladding layer;
A metal layer disposed in contact with both side portions of the core portion on the lower clad layer side from an upper end portion of the core portion;
A micro condensing waveguide, comprising: an upper clad layer formed on the core portion.
前記コア部はシリコンから構成されていることを特徴とする微小集光導波路。 In the micro condensing waveguide according to claim 1,
The core part is comprised from the silicon | silicone, The micro condensing waveguide characterized by the above-mentioned.
前記コア部は、側面に絶縁層を備えることを特徴とする微小集光導波路。 The micro condensing waveguide according to claim 2,
The core part is provided with an insulating layer on a side surface.
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| WO2008102511A1 (en) * | 2007-02-19 | 2008-08-28 | Nec Corporation | Optical phase modulation element and optical modulator using the same |
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