Modulateur EO utilisant le caractère aléatoire dans les guides d'ondes à défaut de ligne en cristal photonique.

La photonique au silicium est un domaine de recherche qui utilise le silicium comme matériau pour y propager la lumière et traiter les signaux optiques. Par rapport au verre utilisé pour les fibres optiques, le silicium a un indice de réfraction plus élevé, de sorte que la lumière peut être confinée dans un espace plus restreint, ce qui permet de fabriquer des dispositifs plus petits et de les faire fonctionner avec moins d'énergie. Les cristaux photoniques sont l'un des éléments appartenant à la photonique du silicium et possèdent une structure périodique spéciale qui permet un confinement de la lumière encore plus fort que celui qu'offrent intrinsèquement les matériaux en silicium. Divers dispositifs ont été réalisés à l'aide de cristaux photoniques, notamment des guides d'ondes, des commutateurs, des détecteurs et des oscillateurs.

Si les cristaux photoniques permettent la miniaturisation, ils sont sensibles aux erreurs de fabrication. La quantité absolue d'erreur de fabrication est spécifique au processus, donc plus le dispositif à fabriquer est petit, plus l'effet de l'erreur est important. La tendance récente dans le processus de fabrication des cristaux photoniques à utiliser la photolithographie au lieu de la lithographie EB conventionnelle, qui est capable de produire en masse mais dont la précision de fabrication est moindre, a également soulevé des inquiétudes quant au traitement des erreurs de fabrication.

Dans cette étude, des efforts ont été faits pour montrer que les effets des erreurs de fabrication dans les cristaux photoniques peuvent être contrôlés structurellement et utilisés avec des rendements élevés. Les modulateurs EO sont présentés comme une application potentielle, et le fonctionnement à GHz a été confirmé.

Nous avons choisi la structure présentée à la figure 1(a), appelée guide d'ondes à défaut de ligne en cristal photonique. La lumière se propage à travers le centre, où il n'y a pas de trou. Pour contrôler l'effet des erreurs de fabrication, la largeur du guide d'ondes est partiellement réduite [W0.98 : zone bleue sur la Fig. 1(a)], ce qui est une caractéristique de notre structure. Lorsque la lumière est incidente sur la structure aux fréquences indiquées par les lignes pointillées rouges et les flèches, le confinement de la lumière ne se produit que lorsqu'il y a une certaine quantité d'erreur de fabrication [Fig. 1(c)]. Il convient également de souligner ici que le confinement de la lumière ne se produit qu'à W0,98, car la largeur du guide d'ondes est modifiée. Bien que le phénomène provienne du caractère aléatoire de l'erreur de fabrication, la structure permet de contrôler la zone où le caractère aléatoire se manifeste.