В Европейском проекте по разработке микро и нано- размерных оптоэлектронных элементов на метал-полимерных структурах разработан и изготовлен первый практичный Y- образный расщепитель пучков для поверхностных плазмонных поляритонов (ППП). Французкая компания – изготовитель оптико-электронных компонентов Silios Technologies рассматривает реальность промышленного изготовления и коммерческие возможности этих фотонных изделий.

Руководитель и координатор Европейского проекта по разработке микро и нано- размерных оптоэлектронных элементов на метал-полимерных структурах (PLASMOCOM) – Анатолий Заяц (Anatoly Zayats) из Центра Наноструктурных Материалов (Centre for Nanostructured Media, IRCEP, The Queens University of Belfast, United Kingdom)

Группа участников проекта показала, что такие базовые компоненты, как Y- образный расщепитель пучков, могут быть надежно изготовлены, используя методы, совместимые с технологией массового производства. Задачи группы –разработкаминиатюризированных оптоэлектронных систем на ППП. Такие системы предполагают более низкие расходы на производство, повышенные динамику и функциональность при более низком, чем у традиционных нано-оптоэлектронных систем, потреблении энергии. Результаты работы опубликованы в журнале Optics Express Vol. 16, Issue 18, pp. 13585–13592, 2008 (Tobias Holmgaard, Zhuo Chen, Sergey I. Bozhevolnyi, Laurent Markey, Alain Dereux, Alexey V. Krasavin, and Anatoly V. Zayats «Bend- and splitting loss of dielectric-loaded surface plasmon-polariton waveguides»).

Плазмонные волноводы считаются перспективной альтернативой оптическим волноводам в высокоинтегрированных оптоэлектронных устройствах будущего, поскольку свойства ППП могут повысить эффективность передаси сигнала.

В современном исполнении Y- образный расщепитель пучков имеет излишние потери в точке расщепления пучков. Известные на сегодня технологии имеют серьезные ограничения и вносят дефекты в зону расщепления пучков. Такие дефекты вызывают рассеяние части пучка света и, соответственно, лишние потери. Поэтому до последнего времени Y- образные расщепители пучков все еще имеют ограниченное применение.

Европейская группа PLASMOCOM предлагает модифицированную конструкцию Y- образного расщепителя, в котором в левое колено в точке разветвления вводится зазор величиной 520 нм. Длина каждого колена при этом 7 мкм при расстоянии между ними на выходе 3 мкм. Изменив геометрию зоны разветвления, разработчики существенно уменьшили потери на рассеяние, вызываемые дефектами.

Y-образный расщепитель пучка

В Y- образном расщепителе плазмонная волна первоначально распространяется вдоль прямой его части. Когда волна входит в зону расщепления, она частично рассеивается, но поскольку волна не может выйти из волновода, она продолжает движение, но теперь уже вдоль ветвей. Хотя рассеяние вызывает некоторые потери на излучение плазмонов, тем не менее эти потери невелики. По мнению руководителя проекта конструкция, хотя и не идеальна, однако пригодна для промышленного изготовления. Идеальный дизайн может ввести некоторые дополнительные, очень маленькие детали конструкции, которые сделают разработку непригодной для изготовления существующими методами.

Следующим шагом для группы PLASMOCOM станет комбинация пассивных и активных плазмоновых элементов с целью контроля сигналов, распространяющихся через компоненты системы. Задачей максимум для группы является разработка интегральных плазмонных контуров, аналогичных сегодняшним электронным чипам.

Евгений Биргер