Ultrakompakte, massenproduzierbare photonische Kristall-Wellenlängenteiler Realisierung ultrakompakter, massenproduzierbarer Wellenlängenteiler.

In dieser Studie haben wir einen Wellenlängen-Demultiplexer für die WDM-Kommunikation unter Verwendung photonischer Kristalle entwickelt. Ein Wellenlängen-Demultiplexer ist ein Gerät, das bei der WDM-Kommunikation das integrierte Signal wieder in seinen ursprünglichen Zustand aufspaltet. Eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des hergestellten Elements ist in Abb. 1(b) zu sehen, und das Funktionsprinzip des Wellenlängenteilers ist in Abb. 1(c) dargestellt. Integrierte Signale werden von der linken Seite von Abb. 1(c) durch einen Silizium-Dünndraht-Wellenleiter eingespeist und jedes Signal wird in der oberen rechten Richtung geteilt. An diesem Punkt durchläuft das Signal eine Struktur, die als Resonator mit Breitenänderung bezeichnet wird und in der vergrößerten Ansicht oben links in Abb. 1(c) zu sehen ist, und wird dann geteilt. Durch die Verwendung eines breitenveränderlichen Resonators können nur bestimmte Signale durchgelassen werden. Wir haben uns unter den vielen verfügbaren Resonatorstrukturen für die Struktur mit Breitenänderung entschieden, weil unsere früheren Forschungen gezeigt haben, dass sie mit unserer Herstellungsmethode, der Photolithographie, kompatibel ist. Der untere Teil von Abb. 1(d) zeigt das Übertragungsspektrum des hergestellten Wellenlängen-Demultiplexers; es ist zu erkennen, dass acht Signale demultiplexiert werden können. Der obere Teil von Abb. 1(d) zeigt, wie der Wellenlängenteiler durch Wärmezufuhr an unterschiedliche Signale angepasst werden kann. So kann beispielsweise die Wärmezufuhr von 0-30 mW für ein grünes Signal so eingestellt werden, dass es für Signale zwischen 1568 und 1570 nm geeignet ist. Das Augenmuster für ein rotes Signal mit einem Signaleingang von 2,5 Gbit/s ist in der Mitte von Abb. 1(d) dargestellt. Wie der Vergleich mit dem Augenmuster der Referenz in der oberen linken Ecke zeigt, kann das 2,5-Gbit/s-Signal problemlos übertragen werden.

Unser Wellenlängen-Demultiplexer, der photonische Kristalle verwendet, hat den Vorteil, dass die Fläche des Geräts auf 1/200.000 der Fläche eines herkömmlichen Wellenlängen-Demultiplexers aus Glas reduziert werden kann. Darüber hinaus hat die von uns verwendete Herstellungsmethode, die so genannte Photolithographie, den Vorteil der Massenproduktion im Vergleich zur Elektronenstrahllithographie, die in der Vergangenheit zur Herstellung photonischer Kristallstrukturen verwendet wurde.