JP3920260B2 - Manufacturing method of two-dimensional photonic crystal with thin wire waveguide - Google Patents
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Description
本発明は、波長分割多重通信等の分野において分合波器等に用いられる２次元フォトニック結晶、特に結晶外部に光を導出又は導入するための細線導波路を接続した細線導波路付２次元フォトニック結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to a two-dimensional photonic crystal used in a multiplexer / demultiplexer or the like in the field of wavelength division multiplex communication or the like, and in particular, a two-dimensional with a thin line waveguide connected with a thin line waveguide for introducing or introducing light outside the crystal. The present invention relates to a method for producing a photonic crystal.
近年、周期屈折率分布をもった光学機能材料であるフォトニック結晶が注目されている。フォトニック結晶は、その周期屈折率分布により光や電磁波のエネルギーに対してバンド構造が形成され、光や電磁波の伝播が不可能となるエネルギー領域(フォトニックバンドギャップ)が形成されるという特徴を有する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において用いる「光」には、光以外の電磁波も含むものとする。 In recent years, photonic crystals, which are optical functional materials having a periodic refractive index distribution, have attracted attention. The photonic crystal has a feature that a band structure is formed with respect to the energy of light and electromagnetic waves due to its periodic refractive index distribution, and an energy region (photonic band gap) where propagation of light and electromagnetic waves is impossible is formed. Have. Note that “light” used in the present specification and claims includes electromagnetic waves other than light.
フォトニック結晶中に適切な欠陥を導入することにより、エネルギー準位(欠陥準位)がフォトニックバンドギャップ中に形成される。これにより、フォトニックバンドギャップ中のエネルギーに対応する波長(周波数)範囲のうち、欠陥準位のエネルギーに対応する波長の光のみがその欠陥の位置において存在可能になる。この欠陥を線状に設けることにより導波路が形成され、点状に設けることにより光共振器が形成される。この点状欠陥において共振する光の波長(共振波長)はその形状や屈折率に依存する。 By introducing an appropriate defect in the photonic crystal, an energy level (defect level) is formed in the photonic band gap. Accordingly, only light having a wavelength corresponding to the energy of the defect level in the wavelength (frequency) range corresponding to the energy in the photonic band gap can exist at the position of the defect. A waveguide is formed by providing this defect in a line shape, and an optical resonator is formed by providing the defect in a dot shape. The wavelength (resonance wavelength) of light that resonates in this point defect depends on its shape and refractive index.
この共振器及び導波路を用いて様々な光デバイスを作製することが検討されている。例えば、この共振器を導波路の近傍に配置することにより、導波路内を伝播する様々な波長の光のうち共振器の共振波長に一致する波長の光を導波路から共振器を介して外部へ取り出す分波器として機能すると共に、共振器の共振波長を有する光を外部から共振器を介して導波路に導入する合波器としても機能する分合波器となる。このような分合波器は、例えば光通信の分野において、一本のファイバに複数の波長の光を伝播させてそれぞれの波長の光に別個の信号を乗せる波長分割多重方式通信に用いることができる。 Various optical devices are being studied using this resonator and waveguide. For example, by arranging this resonator in the vicinity of the waveguide, among the light of various wavelengths propagating in the waveguide, light having a wavelength that matches the resonance wavelength of the resonator is externally transmitted from the waveguide through the resonator. In addition to functioning as a demultiplexer for taking out light, the demultiplexer also functions as a multiplexer that introduces light having the resonance wavelength of the resonator into the waveguide from the outside via the resonator. For example, in the field of optical communication, such a multiplexer / demultiplexer is used for wavelength division multiplexing communication in which light of a plurality of wavelengths is propagated through a single fiber and a separate signal is placed on the light of each wavelength. it can.
フォトニック結晶には１次元結晶、２次元結晶及び３次元結晶があるが、このうち２次元フォトニック結晶は製造が比較的容易であるという利点を有する。その一例として、特許文献１には、高屈折率の板材(スラブ)に、その材料よりも屈折率の低い物質を周期的に配列した２次元フォトニック結晶であって、その周期的配列を線状に欠陥させた導波路と、周期的配列を乱す点状欠陥を導波路に隣接して設けた２次元フォトニック結晶及び光分合波器が記載されている。なお、上記のように２次元フォトニック結晶内に形成される導波路を、本出願では「結晶内導波路」と呼ぶ。 Photonic crystals include one-dimensional crystals, two-dimensional crystals, and three-dimensional crystals. Among these, two-dimensional photonic crystals have an advantage that they are relatively easy to manufacture. As an example, Patent Document 1 discloses a two-dimensional photonic crystal in which substances having a refractive index lower than that of a material are periodically arranged on a plate material (slab) having a high refractive index. A two-dimensional photonic crystal and an optical multiplexer / demultiplexer in which a waveguide having defects in a shape and a point defect that disturbs the periodic arrangement are provided adjacent to the waveguide are described. Note that the waveguide formed in the two-dimensional photonic crystal as described above is referred to as an “in-crystal waveguide” in the present application.
２次元フォトニック結晶において、高屈折率であるスラブ内に周期的に配置される低屈折率領域を空気（すなわち、空孔）とするのが、屈折率の差を大きくすることができるという点、及び製造上の容易さの点より、最も一般的である。 In the two-dimensional photonic crystal, the low refractive index region periodically disposed in the slab having a high refractive index is air (that is, a hole), so that the difference in refractive index can be increased. And the most common in terms of manufacturing ease.
特許文献１に記載の２次元フォトニック結晶においては、スラブは上下共に空気に接する。前述のとおり、スラブと空気の間の屈折率の差が大きいことから、こうすることにより、結晶内導波路内を伝播する光はその大半が全反射によりスラブ内に閉じこめられ、高い伝播効率を得ることができる。 In the two-dimensional photonic crystal described in Patent Document 1, the slab is in contact with air both above and below. As described above, since the refractive index difference between the slab and air is large, most of the light propagating in the in-crystal waveguide is confined in the slab by total reflection. Obtainable.
このような２次元フォトニック結晶において、外部から導波路へ光を導入し、又は導波路から外部へ光を導出するために、本願発明者らは、この２次元フォトニック結晶に細線導波路を接続した細線導波路付２次元フォトニック結晶について検討している。その一例を図１に示す。２次元フォトニック結晶１０はスラブ１１に空孔１２を周期的に配置することにより形成され、空孔１２を１列分欠損させることにより結晶内導波路１３が形成される。細線導波路１４は結晶内導波路の延長上に接続される。この細線導波路をスラブと同じ材料で形成することにより、２次元フォトニック結晶と細線導波路を一体のものとすることができる。 In such a two-dimensional photonic crystal, in order to introduce light from the outside into the waveguide or to derive light from the waveguide to the outside, the inventors of the present application used a thin-line waveguide in the two-dimensional photonic crystal. We are studying connected two-dimensional photonic crystals with fine wire waveguides. An example is shown in FIG. The two-dimensional photonic crystal 10 is formed by periodically arranging holes 12 in the slab 11, and the in-crystal waveguide 13 is formed by deleting the holes 12 by one row. The thin wire waveguide 14 is connected on the extension of the intracrystalline waveguide. By forming the fine wire waveguide from the same material as the slab, the two-dimensional photonic crystal and the fine wire waveguide can be integrated.
本願発明者らは、結晶内導波路及び細線導波路を導波する光の周波数と波数の関係(導波モード)を計算した。その結果、図１のように細線導波路の全ての面が空気に接する場合には、細線導波路には２種類の導波モードが存在することが明らかになった。すなわち、１本の導波路内で両モードが同時に導波することとなり、１つの周波数に対して２つの波数の光が存在し得るマルチモードとなる。両モードの光は伝播速度が異なるため、このようなマルチモードの存在は光通信の際に障害となる可能性がある。 The inventors of the present application calculated a relationship (waveguide mode) between the frequency and the wave number of light guided through the intra-crystal waveguide and the thin wire waveguide. As a result, when all the surfaces of the thin wire waveguide are in contact with air as shown in FIG. 1, it has been clarified that there are two types of waveguide modes in the thin wire waveguide. That is, both modes are guided simultaneously in one waveguide, resulting in a multimode in which light of two wave numbers can exist for one frequency. Since light in both modes has different propagation speeds, the presence of such a multimode may be an obstacle in optical communication.
一方、図２のように、細線導波路１４の１つの側面に細線導波路の屈折率よりも低く空気の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなるクラッド部材１５を設けた場合には、図３に示すように、細線導波路の導波モードは、１つの周波数に対して１つの波数の光のみが存在し得るシングルモードとなり、上記問題は生じない。 On the other hand, as shown in FIG. 2, when a clad member 15 made of a material having a refractive index lower than the refractive index of the fine wire waveguide and higher than the refractive index of air is provided on one side surface of the fine wire waveguide 14, As shown in FIG. 3, the waveguide mode of the thin wire waveguide is a single mode in which only one wave number of light can exist for one frequency, and the above problem does not occur.
以上のように、細線導波路付２次元フォトニック結晶では、２次元フォトニック結晶の方はスラブの上下共に空気に接し（従って、クラッド部材には接しない）、一方、細線導波路の方はクラッド部材に接することが望ましい。 As described above, in the two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide, the two-dimensional photonic crystal is in contact with the air on both the upper and lower sides of the slab (thus, not in contact with the clad member), whereas the thin wire waveguide is It is desirable to contact the clad member.
スラブの上下共に空気に接する２次元フォトニック結晶(但し、細線導波路は設けられていない)を製造する方法が特許文献１に記載されている。その方法においては、InP又はSiから成る層(以下、「スラブ層」とする)の下にInGaAsP又はSiO2から成る層(以下、「クラッド層」)を有する基板を用いている。まず、スラブ層を貫通する空孔を周期的に形成することにより、２次元フォトニック結晶を形成する。その際、空孔の大きさや配置を適宜設定することにより点状欠陥や結晶内導波路を形成する。次に、形成した空孔からエッチング剤を導入することにより、空孔の下にあるクラッド層をエッチングする。この時、一定の時間以上エッチングを行うことにより、空孔の間にあるクラッド層もエッチングし、空孔を設けた領域、即ち２次元フォトニック結晶の下部全体に１つの空洞を形成するようにする。このように製造された２次元フォトニック結晶では、空洞の上に２次元フォトニック結晶のスラブによる橋を架けたような架橋状の構造が形成されるため、本出願ではこのような構造を「エアブリッジ構造」と呼び、この空洞を「エアブリッジ空洞」と呼ぶ。 Patent Document 1 describes a method of manufacturing a two-dimensional photonic crystal that is in contact with air both above and below the slab (however, no thin wire waveguide is provided). In this method, a substrate having a layer made of InGaAsP or SiO 2 (hereinafter referred to as “clad layer”) under a layer made of InP or Si (hereinafter referred to as “slab layer”) is used. First, a two-dimensional photonic crystal is formed by periodically forming holes that penetrate the slab layer. At that time, a point-like defect and an intra-crystal waveguide are formed by appropriately setting the size and arrangement of the holes. Next, an etching agent is introduced from the formed holes to etch the cladding layer under the holes. At this time, by etching for a certain time or longer, the cladding layer between the vacancies is also etched, so that one cavity is formed in the vacancy-provided region, that is, the entire lower part of the two-dimensional photonic crystal. To do. In the two-dimensional photonic crystal manufactured in this way, a bridge-like structure is formed in which a bridge formed by a slab of the two-dimensional photonic crystal is formed on the cavity. This is called “air bridge structure” and this cavity is called “air bridge cavity”.
２次元フォトニック結晶と細線導波路を一体で形成する場合、細線導波路付２次元フォトニック結晶を製造するときには、スラブ層に２次元フォトニック結晶と細線導波路のパターンを一緒に形成し、エッチング等により一挙に作成するのが自然である。しかし、こうして形成した細線導波路付２次元フォトニック結晶の、２次元フォトニック結晶部分の下にエッチングによりエアブリッジ空洞を設けようとすると、エッチング剤が細線導波路の周囲からクラッド層に浸入し、２次元フォトニック結晶の下部のみならず細線導波路の直下もエッチングされてしまう。そのため、細線導波路がクラッド層に接しなくなり、マルチモード伝播となる。また、強度不足から細線導波路が折損する恐れがある。これを防ぐために細線導波路の周囲をマスクしたとしても、細線導波路とマスクとの隙間からエッチング剤が浸入することを完全に防ぐことは難しく、やはり細線導波路の直下の一部がエッチングされてしまう。 When the two-dimensional photonic crystal and the fine wire waveguide are integrally formed, when the two-dimensional photonic crystal with the fine wire waveguide is manufactured, the pattern of the two-dimensional photonic crystal and the fine wire waveguide is formed together on the slab layer, It is natural to create it at once by etching or the like. However, when an air bridge cavity is provided by etching under the two-dimensional photonic crystal portion of the two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide formed in this way, the etching agent enters the cladding layer from the periphery of the thin wire waveguide. Not only the lower portion of the two-dimensional photonic crystal but also the portion immediately below the thin wire waveguide is etched. Therefore, the thin wire waveguide does not contact the cladding layer, and multimode propagation occurs. Further, there is a risk that the thin wire waveguide may be broken due to insufficient strength. In order to prevent this, even if the periphery of the thin wire waveguide is masked, it is difficult to completely prevent the etching agent from entering through the gap between the thin wire waveguide and the mask, and the part immediately below the thin wire waveguide is also etched. End up.
また、細線導波路が結晶内導波路の延長線上からずれると、結晶内導波路と細線導波路の間の導波効率が低下する。そのため、細線付２次元フォトニック結晶を製造する際には、結晶内導波路と細線導波路とができるだけ所定の位置関係からずれないようにすることが必要である。 Further, if the fine wire waveguide is displaced from the extension line of the intracrystalline waveguide, the waveguide efficiency between the intracrystalline waveguide and the fine wire waveguide is lowered. Therefore, when manufacturing a two-dimensional photonic crystal with fine lines, it is necessary to prevent the intra-crystal waveguide and the fine line waveguide from deviating from a predetermined positional relationship as much as possible.
本発明が解決しようとする課題は、２次元フォトニック結晶のスラブは上下共に空気に接し、該２次元フォトニック結晶に接続された細線導波路の下部にはクラッド部材が設けられた細線導波路付２次元フォトニック結晶を製造する方法であって、２次元フォトニック結晶が有する結晶内導波路と細線導波路との位置関係のずれが生じない製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that a slab of a two-dimensional photonic crystal is in contact with air both above and below, and a thin wire waveguide in which a clad member is provided below the thin wire waveguide connected to the two-dimensional photonic crystal It is a method for manufacturing an attached two-dimensional photonic crystal, and a manufacturing method in which the positional relationship between the waveguide inside the crystal and the thin wire waveguide of the two-dimensional photonic crystal does not occur.
上記課題を解決するために成された本発明は、スラブ層とクラッド層が積層して成る板材から、導波路を有する２次元フォトニック結晶と該導波路に接続された細線導波路とから成る細線導波路付２次元フォトニック結晶を製造する方法であって、
a)スラブ層にエッチング剤導入用空孔を形成する空孔形成工程、
b)エッチング剤導入用空孔を通してエッチング剤を導入することにより、エッチング剤導入用空孔の周囲のクラッド層をエッチングして該クラッド層に空洞を形成するエアブリッジ空洞形成工程、
c)前記空洞に面するスラブ層に空孔を周期的に設け、該空孔を設けた領域の外縁からその内側に向けて結晶内導波路を形成することにより２次元フォトニック結晶を形成すると共に、該空孔を設けた領域の外縁からその外側に向けて前記結晶内導波路の延長上に所定の幅だけスラブ層を残し、その周囲のスラブ層を除去することにより細線導波路を形成する細線導波路付２次元フォトニック結晶形成工程、
の順に行うことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a plate material formed by laminating a slab layer and a clad layer, a two-dimensional photonic crystal having a waveguide, and a thin wire waveguide connected to the waveguide. A method of manufacturing a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide,
a) a hole forming step of forming holes for introducing an etchant in the slab layer ;
b) an air bridge cavity forming step of etching the cladding layer around the holes for introducing the etchant to form a cavity in the cladding layer by introducing the etchant through the holes for introducing the etchant ;
c) A two-dimensional photonic crystal is formed by periodically providing holes in the slab layer facing the cavity and forming an in-crystal waveguide from the outer edge of the region where the holes are provided toward the inside thereof. At the same time, a slab layer of a predetermined width is left on the extension of the in-crystal waveguide from the outer edge of the region where the holes are provided to the outside thereof, and the slab layer around the slab layer is removed to form a thin wire waveguide. Forming a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide ,
It is characterized by performing in order .
本発明の細線導波路付２次元フォトニック結晶の製造方法では、スラブ層とクラッド層が積層して成る板材を材料とする。なお、以下では説明の都合上、クラッド層の上にスラブ層が形成されているように記載する場合があるが、本発明の細線導波路付２次元フォトニック結晶はスラブ層を上側、クラッド層を下側にして使用されることに限定されず、任意の向きに配置して使用することができる。板材には、スラブ層とクラッド層に続いて更に他の層が積層されているものも含まれる。例えば、Siの厚膜上にSiO2薄膜を形成し、その上にSi薄膜を形成した、市販のSOI(Silicon On Insulator)基板を用いることができる。SOI基板の場合、Si薄膜がスラブ層となり、SiO2薄膜がクラッド層となる。SiO2薄膜の下にあるSi厚膜は、これらスラブ層及びクラッド層を支える基板の役割を有する。 In the method for producing a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide of the present invention, a plate material formed by laminating a slab layer and a clad layer is used as a material. In the following description, for convenience of explanation, there may be a case where a slab layer is formed on the cladding layer. However, the two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide of the present invention has the slab layer on the upper side and the cladding layer. It is not limited to being used on the lower side, and can be used by being arranged in an arbitrary direction. The plate material includes those in which another layer is laminated after the slab layer and the clad layer. For example, a commercially available SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a SiO 2 thin film is formed on a thick Si film and a Si thin film is formed thereon can be used. In the case of an SOI substrate, the Si thin film becomes a slab layer, and the SiO 2 thin film becomes a cladding layer. The thick Si film under the SiO 2 thin film serves as a substrate that supports the slab layer and the clad layer.
まず、スラブ層を貫通する空孔を形成する。この空孔をここでは「エッチング剤導入用空孔」と呼ぶ。エッチング剤導入用空孔は、後述のように、完成後に細線導波路付２次元フォトニック結晶となる領域の外側に設けることが望ましく、更に結晶内導波路の両側に該結晶内導波路から所定の距離だけ離れて略平行に配列されるように設けることがより望ましい。エッチング剤導入用空孔は、例えば各種半導体装置の製造に用いられるフォトリソグラフィや電子線リソグラフィあるいはドライエッチング等により形成する。 First, holes that penetrate the slab layer are formed. Here, these holes are referred to as “etching agent introducing holes”. As will be described later, the holes for introducing the etching agent are desirably provided outside the region that will become the two-dimensional photonic crystal with a thin-line waveguide after completion, and are further provided on both sides of the intracrystalline waveguide from the intracrystalline waveguide. It is more desirable to provide them so as to be arranged substantially in parallel with a distance of. The holes for introducing the etching agent are formed by, for example, photolithography, electron beam lithography, dry etching, or the like used for manufacturing various semiconductor devices.
次に、エッチング剤導入用空孔を通して、クラッド層にエッチング剤を導入する。エッチング剤は空孔からクラッド層に浸入し、空孔の下部及びその周囲のクラッド層をエッチングする。これにより、空孔から一定の範囲内にエアブリッジ空洞が形成される。エッチング剤には、既存のエッチング液やエッチングガスを用いることができる。例えばクラッド層がSiO2から成る場合にはフッ化水素溶液を用いることができる。 Next, an etching agent is introduced into the cladding layer through the holes for introducing the etching agent. The etching agent enters the cladding layer from the holes, and etches the lower part of the holes and the surrounding cladding layer. Thereby, an air bridge cavity is formed within a certain range from the air holes. An existing etchant or etching gas can be used as the etchant. For example if the cladding layer is made of SiO 2 may be used hydrogen fluoride solution.
次に、エアブリッジ空洞に面するスラブ層、即ちエアブリッジ空洞上のスラブ層に空孔を周期的に設ける。これにより屈折率の周期的分布が形成されるため、空孔を設けた領域内は２次元フォトニック結晶になる。ここで空孔を設ける領域は、エアブリッジ空洞の領域と完全に一致する必要はなく、それよりも多少大きく、又は小さくてもよい。また、空孔を設ける際、併せて結晶内導波路を形成する。結晶内導波路の一端又は両端が空孔を設けた領域の外縁部に達するようにする。結晶内導波路は、一般的には空孔の周期配列の線状の乱れにより形成されるが、典型的には空孔を形成しない領域を線状に設けることにより形成される。なお、その両側の空孔配置を寄せることにより幅を狭めたり、又は逆に拡げても、結晶内導波路として十分に作用する。更に、周囲の空孔とは異なる径の空孔を線状に配置したり、別異の物質を埋め込むことによってももちろん結晶内導波路を形成することができる。２次元フォトニック結晶には、必要に応じて点状欠陥を形成する。点状欠陥は、例えば、周期的に配置された空孔とは径の異なる空孔を配置したり、空孔を欠損させること等により形成される。この工程における空孔の形成は、エッチング剤導入用空孔と同様にフォトリソグラフィや電子線リソグラフィあるいはドライエッチング等により行うことができる。 Next, holes are periodically provided in the slab layer facing the air bridge cavity, that is, the slab layer on the air bridge cavity. As a result, a periodic distribution of the refractive index is formed, so that a two-dimensional photonic crystal is formed in the region where the holes are provided. Here, the region in which the hole is provided does not need to completely coincide with the region of the air bridge cavity, and may be slightly larger or smaller than that. In addition, when providing holes, an intra-crystal waveguide is also formed. One end or both ends of the in-crystal waveguide are made to reach the outer edge of the region where the holes are provided. The intracrystalline waveguide is generally formed by linear disturbance of the periodic arrangement of holes, but is typically formed by linearly providing a region where holes are not formed. It should be noted that even if the width is narrowed by increasing the arrangement of the holes on both sides, or conversely expanded, it can sufficiently function as an in-crystal waveguide. Furthermore, it is of course possible to form an in-crystal waveguide by arranging holes having a diameter different from that of the surrounding holes in a line or by embedding a different substance. A point-like defect is formed in the two-dimensional photonic crystal as necessary. The point-like defect is formed, for example, by arranging a hole having a diameter different from that of the periodically arranged hole or by missing the hole. Formation of holes in this step can be performed by photolithography, electron beam lithography, dry etching, or the like, similar to the holes for introducing an etchant.
上記のように２次元フォトニック結晶を形成すると共に、前記結晶内導波路の端部から、エアブリッジ空洞の外側に向けて細線導波路を形成する。この細線導波路は、その幅の分だけスラブ層を残して、その周囲のスラブ層を除去することにより形成される。エアブリッジ空洞の外側にはクラッド層が残されているため、こうして形成される細線導波路はその下部にクラッド層を有するものとなる。スラブ層の除去は、空孔を形成する際と同様に、フォトリソグラフィや電子線リソグラフィあるいはドライエッチング等により行うことができる。 A two-dimensional photonic crystal is formed as described above, and a thin wire waveguide is formed from the end of the intra-crystal waveguide toward the outside of the air bridge cavity. The thin-line waveguide is formed by removing the surrounding slab layer while leaving the slab layer corresponding to the width. Since the cladding layer is left outside the air bridge cavity, the thin-line waveguide formed in this way has a cladding layer underneath. The removal of the slab layer can be performed by photolithography, electron beam lithography, dry etching or the like, as in the case of forming the holes.
仮に２次元フォトニック結晶と細線導波路を別の工程でそれぞれ形成した場合、結晶内導波路と細線導波路のうち先の工程で形成された一方の導波路の位置に合わせるように他方の導波路を形成するため、後の工程において導波路同士の位置合わせを行う必要があり、そのための手間と時間を要する。それに対して本願発明では、２次元フォトニック結晶の形成と細線導波路の形成が同じ工程(細線導波路付２次元フォトニック結晶形成工程)において行われるため、そのような位置合わせのための作業を行う必要がなく、そのための手間と時間を要しないうえ、両者の位置を確実に合わせることができる。 If the two-dimensional photonic crystal and the thin wire waveguide are formed in different steps, the other waveguide is aligned with the position of one of the intra-crystal waveguide and the thin wire waveguide formed in the previous step. In order to form the waveguide, it is necessary to align the waveguides in the subsequent process, which requires time and effort. On the other hand, in the present invention, since the formation of the two-dimensional photonic crystal and the formation of the fine wire waveguide are performed in the same process (two-dimensional photonic crystal formation step with a fine wire waveguide), an operation for such alignment is performed. There is no need to perform the operation, and it does not require time and effort for that purpose, and the positions of the two can be reliably aligned.
エッチング剤導入用空孔は、完成後に細線導波路付２次元フォトニック結晶となる領域の外側に設けることが望ましい。これにより、エッチング剤導入用空孔の形成やエッチングによるエアブリッジ空洞の形成を比較的ラフに行うことができ、製造工程を簡略化することができる。一方、エッチング剤導入用空孔を細線導波路付２次元フォトニック結晶の領域内に設けて、このエッチング剤導入用空孔を、後に形成する２次元フォトニック結晶の空孔の一部や点状欠陥等とすることも可能である。但し、この場合には、細線導波路付２次元フォトニック結晶形成工程において、エッチング剤導入用空孔と２次元フォトニック結晶のパターンとの位置合わせを行う必要がある。 The holes for introducing the etching agent are desirably provided outside the region that becomes the two-dimensional photonic crystal with a thin-line waveguide after completion. As a result, formation of holes for introducing an etchant and formation of air bridge cavities by etching can be performed relatively roughly, and the manufacturing process can be simplified. On the other hand, holes for introducing an etchant are provided in the region of the two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide, and the holes for introducing the etchant are partially or partially formed in the holes of the two-dimensional photonic crystal formed later. It is also possible to form a defect such as a defect. However, in this case, it is necessary to align the holes for introducing the etchant and the pattern of the two-dimensional photonic crystal in the step of forming the two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide.
更に、エッチング剤導入用空孔は、複数の空孔が結晶内導波路の両側に該結晶内導波路から所定の距離だけ離れて略平行に配列されることが望ましい。
エッチング剤導入用空孔を１個のみ設けた場合には、エアブリッジ空洞の外縁の形状は円形となる。また、エッチング剤導入用空孔を複数個線状に設けた場合には、各空孔からそれぞれ同じ距離だけクラッド層がエッチングされるため、エアブリッジ空洞の外縁の形状はエッチング剤導入用空孔の列に平行な帯状となるが、その帯の端部はいちばん端の空孔を中心とする円弧状の形状となる。これらの円弧形状である外縁に前記結晶内導波路の端部を配置すると、その位置から該導波路の幅方向にはエアブリッジ空洞が存在しない。そのため、２次元フォトニック結晶の一部がエアブリッジ空洞に接しなくなる。
それに対して、結晶内導波路の両側に該結晶内導波路から所定の距離だけ離れて略平行にエッチング剤導入用空孔を配列すると、形成されるエアブリッジ空洞は、上記エアブリッジ空洞の帯の側部が重なった形状となる。この場合、結晶内導波路の端部では、上記帯状エアブリッジ空洞の円弧形状の領域が交差する形状となる。そのため、結晶内導波路の端部から該導波路の幅方向にもエアブリッジ空洞が存在し、２次元フォトニック結晶全体がエアブリッジ空洞に接するようにすることができる。前記のように結晶内導波路から光が浸み出しても、その光はクラッド層により損失することがない。
Further, it is preferable that the holes for introducing the etching agent are arranged substantially in parallel on the both sides of the intracrystalline waveguide at a predetermined distance from the intracrystalline waveguide.
When only one etching agent introduction hole is provided, the outer edge of the air bridge cavity has a circular shape. In addition, when a plurality of etching agent introduction holes are provided in a linear shape, the cladding layer is etched by the same distance from each hole, so the shape of the outer edge of the air bridge cavity is the etching agent introduction hole. The end of the band has an arc shape centered on the hole at the end. When the end portion of the in-crystal waveguide is disposed on the outer edge having the circular arc shape, no air bridge cavity exists in the width direction of the waveguide from the position. Therefore, a part of the two-dimensional photonic crystal does not contact the air bridge cavity.
On the other hand, when the etching agent introduction holes are arranged on both sides of the intracrystalline waveguide at a predetermined distance from the intracrystalline waveguide and substantially parallel to each other, the air bridge cavity to be formed becomes a band of the air bridge cavity. It becomes the shape where the side part overlapped. In this case, the arc-shaped region of the band-shaped air bridge cavity intersects at the end of the intracrystalline waveguide. Therefore, an air bridge cavity also exists in the width direction of the waveguide from the end of the intra-crystal waveguide, and the entire two-dimensional photonic crystal can be in contact with the air bridge cavity. As described above, even if light oozes out of the in-crystal waveguide, the light is not lost by the cladding layer.
細線導波路形成工程においてスラブ層を除去する際には、細線導波路の部分以外のスラブ層を全て除去する必要はなく、細線導波路の両側に溝を形成するようにスラブ層を除去するだけでもよい。例えば電子線リソグラフィによりスラブ層を除去する場合には、スラブ層を広範囲に亘って除去するよりも、このように溝の部分のみを除去する方が容易である。 When removing the slab layer in the thin wire waveguide forming process, it is not necessary to remove all the slab layer except for the portion of the thin wire waveguide, only removing the slab layer so as to form grooves on both sides of the thin wire waveguide. But you can. For example, when removing a slab layer by electron beam lithography, it is easier to remove only the groove portion in this way than to remove the slab layer over a wide range.
この溝の幅は、以下の理由により、空孔配置の１周期分以上とすることが望ましい。なお、本出願においては、「空孔配置の周期」は最隣接の空孔間の距離を意味する。
図４に、細線導波路を伝播する光の電場の分布を、該導波路の幅方向について示す。横軸は細線導波路の幅方向の位置を表し、図中の符号４１の範囲が細線導波路の領域に該る。縦軸は電場の振幅を表し、縦軸の絶対値が大きいほど電場が大きいことを示す。電場は細線導波路４１の外側にも存在するが、細線導波路の端から空孔配置の１周期分aだけ離れた位置４２では電場はほぼ０になる。従って、上記溝の幅が空孔配置の１周期分以上あれば、細線導波路の側方のスラブ層には光がほとんど漏れないことになる。
The width of the groove is preferably set to one period or more of the hole arrangement for the following reason. In the present application, “a period of hole arrangement” means a distance between adjacent holes.
FIG. 4 shows the electric field distribution of light propagating through the thin wire waveguide in the width direction of the waveguide. The horizontal axis represents the position in the width direction of the thin waveguide, and the range of reference numeral 41 in the drawing corresponds to the region of the thin waveguide. The vertical axis represents the electric field amplitude, and the larger the absolute value of the vertical axis, the larger the electric field. Although the electric field exists also outside the fine wire waveguide 41, the electric field becomes almost zero at a position 42 that is separated from the end of the fine wire waveguide by one period a of the hole arrangement. Therefore, if the width of the groove is equal to or longer than one period of the hole arrangement, light hardly leaks into the slab layer on the side of the thin wire waveguide.
２次元フォトニック結晶内では、光は結晶内導波路から該導波路の幅方向に或る程度の範囲まで浸み出しつつ伝播する（但し、光はその範囲よりも外側には拡がらないため、このことが原因となって結晶内導波路の光が損失することはない）。この浸み出しの範囲は、空孔配置の５周期分程度である。細線導波路の両側の溝よりも外側に残されたスラブ層と２次元フォトニック結晶とが直接接続していると、結晶内導波路から浸み出した光がこの残されたスラブ層に浸入するため、光が損失する原因となる。そこで、前記細線導波路形成工程において、更に２次元フォトニック結晶の外縁部のスラブ層を細線導波路から空孔配置の５周期分以上除去することが望ましい。これにより、結晶内導波路から浸み出した光が溝の外側に残されたスラブ層に浸入して損失することを防ぐことができる。 In a two-dimensional photonic crystal, light propagates while leaching from the intra-crystal waveguide to a certain range in the width direction of the waveguide (however, the light does not spread outside the range). This causes no loss of light in the waveguide within the crystal). The range of this oozing is about 5 periods of hole arrangement. If the two-dimensional photonic crystal is directly connected to the slab layer left outside the grooves on both sides of the thin wire waveguide, the light oozed out of the waveguide inside the crystal enters the remaining slab layer. As a result, light is lost. Therefore, in the fine wire waveguide forming step, it is desirable to further remove the slab layer at the outer edge of the two-dimensional photonic crystal from the fine wire waveguide for five or more periods of the hole arrangement. As a result, it is possible to prevent the light that has leached from the intra-crystal waveguide from entering the slab layer left outside the groove and losing it.
本発明により、以下の効果を得ることができる。本発明では、エアブリッジ空洞を形成した後に、エアブリッジ空洞の外側に細線導波路を形成するため、細線導波路の下部には確実にクラッド層が接するようにすることができる。そのため、この方法により製造された細線導波路は、導波モードがシングルモードとなり、マルチモードに起因する問題が生じることがない。また、エアブリッジ空洞を形成した後に、その上部に２次元フォトニック結晶を形成するため、２次元フォトニック結晶の下部には確実にエアブリッジ空洞が接するようにすることができる。そのため、２次元フォトニック結晶の上下に存在する空気とスラブとの屈折率の差により、光をスラブの面に垂直な方向に閉じこめて光の損失を最小限に抑えることができる。更に、結晶内導波路の形成と細線導波路の形成が同じ工程で行われることから、結晶内導波路と細線導波路との位置合わせを行う必要がなく、細線導波路を結晶内導波路の延長上に正しく配置することができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained. In the present invention, after the air bridge cavity is formed, the fine wire waveguide is formed outside the air bridge cavity, so that the cladding layer can be surely in contact with the lower portion of the fine wire waveguide. For this reason, in the thin wire waveguide manufactured by this method, the waveguide mode becomes a single mode, and problems due to the multimode do not occur. Further, since the two-dimensional photonic crystal is formed on the air bridge cavity after the air bridge cavity is formed, the air bridge cavity can be reliably in contact with the lower part of the two-dimensional photonic crystal. Therefore, light loss can be minimized by confining light in a direction perpendicular to the surface of the slab due to the difference in refractive index between the air and the slab existing above and below the two-dimensional photonic crystal. Furthermore, since the formation of the intra-crystal waveguide and the formation of the fine-line waveguide are performed in the same process, it is not necessary to align the intra-crystal waveguide and the fine-line waveguide. It can be correctly placed on the extension.
本発明に係る細線導波路付２次元フォトニック結晶の製造方法の一実施例を、図５を用いて説明する。
Siを材料とするスラブ層２１１、SiO2を材料とするクラッド層２１２及びSiを材料とする基板層２１３の３層から成るSOI基板２１を用意する。SOI基板２１には市販のものを用いることができる。本実施例で用いたSOI基板２１の各層の厚さは、スラブ層２１１が0.25μm、クラッド層２１２が1.5μm、基板層２１３が725μmである。まず、スラブ層２１１の表面にレジスト２９１を塗布し、電子ビームにより、エッチング剤導入用空孔２２のパターンでレジスト２９１を除去する((a))。このパターンは、半径0.12μmの空孔を直線状に２列、略平行に並べたものである。これら２列の間の距離は7.2μmである。次に、エッチングガス(SF6ガス)を用いたドライエッチングにより、スラブ層２１１にエッチング剤導入用空孔２２を穿孔する。その後、レジスト２９１を除去する((b))。
An embodiment of a method for producing a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide according to the present invention will be described with reference to FIG.
An SOI substrate 21 composed of three layers of a slab layer 211 made of Si, a clad layer 212 made of SiO 2 and a substrate layer 213 made of Si is prepared. A commercially available SOI substrate 21 can be used. The thickness of each layer of the SOI substrate 21 used in this example is 0.25 μm for the slab layer 211, 1.5 μm for the cladding layer 212, and 725 μm for the substrate layer 213. First, a resist 291 is applied to the surface of the slab layer 211, and the resist 291 is removed by an electron beam in a pattern of the etching agent introducing holes 22 ((a)). In this pattern, holes having a radius of 0.12 μm are arranged in two lines in a straight line and substantially in parallel. The distance between these two rows is 7.2 μm. Next, the etching agent introducing holes 22 are formed in the slab layer 211 by dry etching using an etching gas (SF 6 gas). Thereafter, the resist 291 is removed ((b)).
次に、SOI基板２１を濃度5%のフッ化水素水溶液に3分間浸す。エッチング剤導入用空孔２２から浸入したフッ化水素水溶液は、スラブ層２１１及び基板層２１３のSiには影響を及ぼすことなくクラッド層２１２のSiO2のみをエッチングする。これにより、各エッチング剤導入用空孔２２から一定の距離までクラッド層２１２がエッチングされ、２本の帯の側部が重なった形状のエアブリッジ空洞２３が形成される((c))。図６には、このエアブリッジ空洞をSOI基板２１の断面A-A'(図５(c)に図示)から見た図を示す。 Next, the SOI substrate 21 is immersed in a 5% concentration hydrogen fluoride aqueous solution for 3 minutes. The aqueous solution of hydrogen fluoride that has entered through the etching agent introduction hole 22 etches only the SiO 2 of the cladding layer 212 without affecting the Si of the slab layer 211 and the substrate layer 213. As a result, the clad layer 212 is etched to a certain distance from each etching agent introduction hole 22 to form an air bridge cavity 23 in which the sides of the two bands overlap ((c)). FIG. 6 shows a view of the air bridge cavity as seen from the cross section AA ′ (shown in FIG. 5C) of the SOI substrate 21.
次に、スラブ層２１１の上にレジスト２９２を塗布し、電子ビームにより、空孔が周期的に配置されたパターンでレジスト２９２を除去する((d))。この空孔は２次元フォトニック結晶の周期屈折率分布を形成するためのものである。本実施例では、空孔の半径は0.12μm、空孔の配置は三角格子であり、その格子定数は0.42μmである。この時、結晶内導波路となる位置には空孔を形成しない。なお、結晶内導波路は、空孔の形状を他と異なるものとしたり、空孔の位置をずらすことによっても形成することができる。また、エアブリッジ空洞２３の円弧形状の領域が交差する位置２４に結晶内導波路の端部の位置を合わせる。この位置合わせには、市販のリソグラフィ装置が有する重ね合わせ機能を用いるとよい。結晶内導波路の幅は、本実施例では0.48μmとする。これらと共に、細線導波路を形成する位置の両側のレジスト２９２を、所定の幅だけ電子ビームにより除去する((d))。この溝の幅は、空孔２５の１周期分とする。本実施例では、この溝を形成すると同時に、２次元フォトニック結晶の外縁部に、細線導波路に略垂直な方向の溝をレジスト２９２に形成する((d))。この結晶外縁部の溝の長さは、空孔２５の５周期分よりも長い、空孔２５の列の６列分(5.2周期分)とし、その幅は細線導波路の両側の溝の幅と同じ空孔２５の１周期分とする。次に、SF6ガスを用いたドライエッチングにより、スラブ層２１１に空孔２５及び溝２６を形成する。これにより、結晶内導波路２７と細線導波路２８が形成される。その後、レジスト２９２を除去し((e))、細線導波路付２次元フォトニック結晶が完成する。 Next, a resist 292 is applied on the slab layer 211, and the resist 292 is removed by an electron beam in a pattern in which holes are periodically arranged ((d)). These holes are for forming a periodic refractive index profile of the two-dimensional photonic crystal. In this embodiment, the radius of the holes is 0.12 μm, the holes are arranged in a triangular lattice, and the lattice constant is 0.42 μm. At this time, no hole is formed at a position to be the intracrystalline waveguide. The intracrystalline waveguide can also be formed by making the shape of the holes different from others or by shifting the positions of the holes. In addition, the position of the end of the intracrystalline waveguide is aligned with the position 24 where the arc-shaped regions of the air bridge cavity 23 intersect. For this alignment, a superposition function of a commercially available lithographic apparatus may be used. The width of the in-crystal waveguide is 0.48 μm in this embodiment. At the same time, the resist 292 on both sides of the position where the thin-line waveguide is formed is removed by an electron beam by a predetermined width ((d)). The width of this groove is one period of the holes 25. In this embodiment, simultaneously with the formation of this groove, a groove in the direction substantially perpendicular to the thin wire waveguide is formed in the resist 292 at the outer edge of the two-dimensional photonic crystal ((d)). The length of the groove at the outer edge of the crystal is longer than the five periods of the holes 25 and is equal to six lines of the holes 25 (for 5.2 periods), and the width is the width of the grooves on both sides of the thin wire waveguide. 1 period of the same hole 25. Next, holes 25 and grooves 26 are formed in the slab layer 211 by dry etching using SF 6 gas. Thereby, the in-crystal waveguide 27 and the thin wire waveguide 28 are formed. Thereafter, the resist 292 is removed ((e)), and a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide is completed.
このように製造される細線導波路付２次元フォトニック結晶では、結晶内導波路２７と細線導波路２８が位置２４において接続される。この位置２４から導波路の幅方向にエアブリッジ空洞２３が形成されているため、２次元フォトニック結晶はその全体がエアブリッジ空洞に接する。そのため、結晶内導波路２７を伝播する光は、該導波路から一定の範囲まで浸み出して伝播しても、その光はクラッド層２１２により損失することがない。 In the two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide manufactured in this way, the intracrystal waveguide 27 and the thin wire waveguide 28 are connected at the position 24. Since the air bridge cavity 23 is formed from the position 24 in the width direction of the waveguide, the entire two-dimensional photonic crystal is in contact with the air bridge cavity. Therefore, even if the light propagating through the intracrystalline waveguide 27 oozes out to a certain range from the waveguide, the light is not lost by the cladding layer 212.
また、結晶内導波路２７の下部にエアブリッジ空洞２３が形成されるため、基板層２１３の方向に光が漏れることがない。更に、細線導波路２８の下部がクラッド層２１２に接することにより、細線導波路２８の導波モードはシングルモードとなり、結晶内導波路２７と細線導波路２８の間を高い効率で光が導波することができる。細線導波路２８の両側の溝２６の幅が空孔２５の１周期分あるため、細線導波路２８の光は該導波路の側方のスラブ層２１１に漏れることがない。更に、溝２６は結晶外縁部に、細線導波路２８の光に略垂直な方向に空孔２５の列の５列分形成されているため、結晶内導波路２７からその幅方向に浸み出す光が細線導波路２８の側方のスラブ層２１１に漏れることがない。 In addition, since the air bridge cavity 23 is formed below the intra-crystal waveguide 27, light does not leak in the direction of the substrate layer 213. Further, when the lower portion of the thin wire waveguide 28 is in contact with the cladding layer 212, the waveguide mode of the thin wire waveguide 28 becomes a single mode, and light is guided between the intracrystalline waveguide 27 and the thin wire waveguide 28 with high efficiency. can do. Since the width of the groove 26 on both sides of the thin wire waveguide 28 is one period of the air holes 25, the light in the thin wire waveguide 28 does not leak into the slab layer 211 on the side of the waveguide. Further, since the grooves 26 are formed in the outer edge of the crystal for five rows of holes 25 in a direction substantially perpendicular to the light of the thin-line waveguide 28, the grooves 26 ooze out in the width direction from the intra-crystal waveguide 27. Light does not leak into the slab layer 211 on the side of the thin wire waveguide 28.
点状欠陥を設ける場合には、図５(d)に示される前記工程において、目的位置に空孔を形成しないようにすればよい。あるいは、その位置の空孔の形状を他と異なるものとしたり、周期配列を乱すような位置に空孔を配置してもよい。図７(a)は位置６１に３個分の空孔を形成しない例を、(b)は位置６２に形成される空孔の径を他の空孔よりも大きくする例を、それぞれ示す図である。それ以外の工程を上記と同様に行うことにより、３個分の空孔が欠損した点状欠陥((a)の場合)、あるいは他の空孔よりも径の大きい点状欠陥((b)の場合)が設けられた、細線導波路付２次元フォトニック結晶が得られる。なお、これらの点状欠陥については、特許文献１及び特開2003-279764号公報に詳しく記載されている。 In the case of providing a point-like defect, it is only necessary not to form a hole at the target position in the step shown in FIG. Alternatively, the shape of the holes at that position may be different from others, or the holes may be arranged at positions that disturb the periodic arrangement. FIG. 7A shows an example in which three holes are not formed at the position 61, and FIG. 7B shows an example in which the diameter of the hole formed at the position 62 is larger than other holes. It is. By performing the other steps in the same manner as described above, a point-like defect in which three holes are missing (in the case of (a)), or a point-like defect having a larger diameter than other holes ((b) In this case, a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide is provided. Note that these point defects are described in detail in Patent Document 1 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-279764.
本実施例により製造された細線導波路付２次元フォトニック結晶の走査電子顕微鏡(SEM)写真を図８に示す。(a)はスラブ層の上側から撮影したものであり、２次元フォトニック結晶３１全体と細線導波路３２の一部が示されている。２次元フォトニック結晶３１の長手方向の全長は約100μmである。図中に変色して見える領域の下部にあるクラッド層にはエアブリッジ空洞３３が形成されている。 FIG. 8 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide manufactured according to this example. (a) is taken from the upper side of the slab layer, and the entire two-dimensional photonic crystal 31 and a part of the thin wire waveguide 32 are shown. The total length of the two-dimensional photonic crystal 31 in the longitudinal direction is about 100 μm. An air bridge cavity 33 is formed in the cladding layer at the lower part of the region that appears to be discolored in the drawing.
(b)は、結晶内導波路３４と細線導波路３２の境界付近を拡大したものである。エッチング剤導入用空孔３５は２次元フォトニック結晶の外側に２列形成されている。２次元フォトニック結晶の空孔３６は三角格子状に配列され、また、空孔３６が１列分欠損した結晶内導波路３４が形成されている。２本の溝３７の間に細線導波路３２が形成されている。溝３７は更に、結晶内導波路３４と細線導波路３２との接続部から、細線導波路に略垂直な方向にも形成されている。この接続部付近を拡大して(c)に示す。これらの結晶内導波路３４と細線導波路３２とは、エアブリッジ空洞３３の外縁である２つの円弧３８１及び３８２の交点３９において接続されている。そのため、接続部から導波路に垂直な方向にもエアブリッジ空洞３３が存在し、２次元フォトニック結晶全体がエアブリッジ空洞３３上に形成される。 (b) is an enlarged view of the vicinity of the boundary between the intra-crystal waveguide 34 and the thin wire waveguide 32. Etching agent introduction holes 35 are formed in two rows outside the two-dimensional photonic crystal. The holes 36 of the two-dimensional photonic crystal are arranged in a triangular lattice shape, and an in-crystal waveguide 34 in which the holes 36 are missing for one row is formed. A thin wire waveguide 32 is formed between the two grooves 37. The groove 37 is further formed in a direction substantially perpendicular to the thin-line waveguide from the connection portion between the intra-crystal waveguide 34 and the fine-line waveguide 32. The vicinity of this connection is enlarged and shown in (c). The intracrystalline waveguide 34 and the thin wire waveguide 32 are connected at an intersection 39 of two arcs 381 and 382 which are the outer edges of the air bridge cavity 33. Therefore, the air bridge cavity 33 also exists in the direction perpendicular to the waveguide from the connection portion, and the entire two-dimensional photonic crystal is formed on the air bridge cavity 33.
１０、３１…２次元フォトニック結晶
１１…スラブ
１２、２５、３６…空孔
１３、２７、３４…結晶内導波路
１４、２８、３２…細線導波路
１５…クラッド部材
２１…SOI基板
２１１…スラブ層
２１２…クラッド層
２１３…基板層
２２、３５…エッチング剤導入用空孔
２３、３３…エアブリッジ空洞
２６、３７…溝
２９１、２９２…レジスト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 31 ... Two-dimensional photonic crystal 11 ... Slab 12, 25, 36 ... Hole 13, 27, 34 ... In-crystal waveguide 14, 28, 32 ... Thin wire waveguide 15 ... Clad member 21 ... SOI substrate 211 ... Slab Layer 212 ... Cladding layer 213 ... Substrate layers 22 and 35 ... Etch introduction holes 23 and 33 ... Air bridge cavities 26 and 37 ... Grooves 291 and 292 ... Resist
Claims (9)
a)スラブ層にエッチング剤導入用空孔を形成する空孔形成工程、
b)エッチング剤導入用空孔を通してエッチング剤を導入することにより、エッチング剤導入用空孔の周囲のクラッド層をエッチングして該クラッド層に空洞を形成するエアブリッジ空洞形成工程、
c)前記空洞に面するスラブ層に空孔を周期的に設け、該空孔を設けた領域の外縁からその内側に向けて結晶内導波路を形成することにより２次元フォトニック結晶を形成すると共に、該空孔を設けた領域の外縁からその外側に向けて前記結晶内導波路の延長上に所定の幅だけスラブ層を残し、その周囲のスラブ層を除去することにより細線導波路を形成する細線導波路付２次元フォトニック結晶形成工程、
の順に行うことを特徴とする細線導波路付２次元フォトニック結晶の製造方法。 A method for producing a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide comprising a two-dimensional photonic crystal having a waveguide and a thin wire waveguide connected to the waveguide from a plate material formed by laminating a slab layer and a clad layer There,
a) a hole forming step of forming holes for introducing an etchant in the slab layer;
b) an air bridge cavity forming step of etching the cladding layer around the holes for introducing the etchant to form a cavity in the cladding layer by introducing the etchant through the holes for introducing the etchant;
c) A two-dimensional photonic crystal is formed by periodically providing holes in the slab layer facing the cavity and forming an in-crystal waveguide from the outer edge of the region where the holes are provided toward the inside thereof. At the same time, a slab layer of a predetermined width is left on the extension of the in-crystal waveguide from the outer edge of the region where the holes are provided to the outside thereof, and the slab layer around the slab layer is removed to form a thin wire waveguide. Forming a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide,
A method for producing a two-dimensional photonic crystal with a thin wire waveguide, which is performed in the following order.
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