CC BY
4ВКВО-2023- РАДИОФОТОНИКА И ФИС
МЕТОД МАТРИЧНОГО ФОРМАЛИЗМА ДЛЯ ОПИСАНИЯ РАСЩЕПЛЕНИЯ РЕЗОНАНСОВ
В СПЕКТРЕ ОДНОМОДОВЫХ КОЛЬЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ
*
Тазиев К.Р. , Косолобов С.С., Драчев В.П.
Сколковский институт науки и технологий, г. Москва * E-mail: Kamil.Taziev@skoltech.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-106-106
Микрокольцевые резонаторы являются одними из важнейших элементов кремниевой фотоники и широко используются в качестве оптических фильтров, модуляторов и сенсоров[1]. Большой показатель преломления кремния позволяет создавать высокодобротные кольца радиусом 5мкм и меньше, однако он увеличивает чувствительность моды даже к незначительным неровностям стенок волновода. Шереховатости стенок вызывают отражение моды в кольце, что приводит к появлению расщепления (зачастую ассиметричного) и резонансов отражения в спектре. Наиболее популярный в литературе метод связанных мод является приближением, позволяющем количественно описывать расщепление лишь отдельных резонансов и не дающем способа описания и предсказания величины и формы расщепления резонансов в зависимости от положения в спектре [2].
Целью настоящей работы является разработка модели на основе формализма матриц рассеяния и пропускания для описания поведения расщепления резонансов одномодовых кольцевых резонаторов, а также демонстрация применимости данной модели к экспериментальным спектрам кремниевых кольцевых резонаторов. В ходе работы были достигнуты следующие результаты:
1) Были изготовлены кремниевые одномодовые кольцевые резонаторы на изоляторе имеющих различную геометрию с решетками ввода и вывода для TE (transverse electric) моды. Был выявлен псевдослучайный характер изменения расстояния между расщепленными пиками дуплета от резонанса к резонансу даже для колец с приблизительно одинаковой геометрией;
2) Была разработана модель на основе формализма матриц рассеяния и пропускания, позволяющая воспроизводить и описывать псевдослучайный характер расщепления резонансов в спектре. Была выведена упрощенная формула, позволяющая осуществлять подгонку отдельных резонансов;
3) Разработанная в пункте 2) матричная модель были использована для подгонки экспериментальных резонансов колец. Полученные значения потерь и отражения волноводов кольцевых резонаторов были сравнены с литературными.
Разработанная в настоящей работе модель может быть применима для описания отражения и расщепления в более сложных системах с участием одномодовых кольцевых резонаторов.
Рис. 1. Подгонка резонансов отражения и пропускания
Литература
1. Bogaerts, W., et al, Laser and Photonics Reviews, 6(1), 47-73 (2012)
2. Li, A., et al, Laser and Photonics Reviews, 10(3), 420-431 (2016)
106
№6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023»
www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
