Формирование планарных световодов методом ионного осаждения для измерений спектров пропускания фотонных кристаллов из оксида кремния

Квантовые информационные системы, такие как квантовые компьютеры и системы квантовой криптографии, получили активное развитие в последнее время. В таких системах для выполнения вычислительных и измерительных задач используются импульсы оптического излучения, состоящие из небольшого количества фотонов. Для уменьшения геометрических размеров измерительных, вычислительных и коммуникационных оптоэлектронных приборов используются микросхемы, созданные по планарным технологиям. Планарные технологии позволяют не только уменьшить размеры приборов, но и увеличить объём их производства, формируя за один производственный процесс большое количество оптических микросхем, например, используя фотолитографию. Для управления оптическим излучением, в том числе и низкоинтенсивным, оптические микросхемы имеют в своем составе такие отдельные пассивные оптические элементы, как фотонные кристаллы, оптические микрорезонаторы, оптоволоконные сплиттеры и мультиплексоры, которые соединены волноводами. Так как эти элементы создаются в одном производственном процессе и образуют единую оптическую схему, то в процессе отладки или определения особенностей работы микросхемы может потребоваться измерение оптических параметров отдельных элементов таких микросхем. Настоящая работа посвящена исследованию процесса измерений спектральных параметров отдельных элементов оптических микросхем, изготовленных по планарной технологии. При измерении спектральных параметров предлагается осуществлять нанесение на подложку микросхемы временных световодов методом ионного осаждения. В качестве исследуемого оптического элемента был выбран фотонный кристалл из оксида кремния, сформированный на кремниевой подложке с помощью осаждения ионным пучком диоксида кремния из газообразного прекурсора. Геометрические параметры фотонного кристалла рассчитаны таким образом, чтобы получить запрещённую зону фотонного кристалла в диапазоне 530–560 нм. Для измерения параметров запрещённой зоны фотонного кристалла на кремниевой подложке методом ионного осаждения сформированы два планарных световода. Широкополосное излучение через планарные световоды подавалось на исследуемый фотонный кристалл. В измеренных спектрах пропускания зарегистрирована полоса поглощения в диапазоне длин волн, которая соответствует параметрам, заданным при расчёте фотонного кристалла. Таким образом, показана возможность проведения выборочных или контрольных измерений параметров элементов оптических микросхем, после их нанесения на подложку, подводя оптическое излучение через временные световоды, которые могут быть удалены после выполнения измерений. Результаты настоящей работы демонстрируют возможность использования временных оптических волноводов сформированных методом ионного осаждения для контроля оптических параметров фотонных кристаллов и других элементов оптических микросхем.