Abstract

We report a successful experimental realization of a photonic-crystal Y splitter operating at λ1.6 µm. Our device has a large splitting angle of 120° and a miniature size of 3 µm×3 µm. Furthermore, the Y-splitter loss is measured to be 0.5–1 dB at λ=16401680 nm, making the Y splitter promising for integrated photonic-circuit applications. These unique properties are attributed to the new guiding principle made possible by the photonic bandgap.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. See for example, C. Yeh, Applied Photonics (Academic, New York, 1990), Chap. 11.
  2. S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. S. Y. Lin, E. Chow, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 25, 1297 (2000).
    [CrossRef]
  4. E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
    [CrossRef]
  5. A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
    [CrossRef]
  6. P. R. Villeneuve, S. Fan, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, IEEE Proc. Optoelectron. 145, 384 (1998).
    [CrossRef]
  7. E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
    [CrossRef]
  9. A. Klekamp, P. Kersten, and W. Rehm, J. Lightwave Technol. 14, 2684 (1996).
    [CrossRef]
  10. H. Hatami-Hanza, M. J. Lederer, P. L. Chu, and I. M. Skinner, J. Lightwave Technol. 12, 208 (1994).
    [CrossRef]
  11. T. Sondegaard and K. H. Dridi, Phys. Rev. B 61, 15,688 (2000).
    [CrossRef]
  12. J. Yonekura, M. Ikeda, and T. Baba, J. Lightwave Technol. 17, 1500 (1999).
    [CrossRef]
  13. S. Fan, S. G. Johnson, J. D. Joannopoulos, C. Manolatou, and H. A. Haus, J. Opt. Soc. Am. B 18, 162 (2001).
    [CrossRef]
  14. M. Bayindir, B. Temelkuran, and E. Ozbay, Appl. Phys. Lett. 77, 3907 (2000).
    [CrossRef]
  15. S. Fan, I. Applebaum, and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 75, 3461 (1991).
    [CrossRef]

2002 (1)

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

2001 (2)

2000 (4)

M. Bayindir, B. Temelkuran, and E. Ozbay, Appl. Phys. Lett. 77, 3907 (2000).
[CrossRef]

S. Y. Lin, E. Chow, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 25, 1297 (2000).
[CrossRef]

T. Sondegaard and K. H. Dridi, Phys. Rev. B 61, 15,688 (2000).
[CrossRef]

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (2)

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

J. Yonekura, M. Ikeda, and T. Baba, J. Lightwave Technol. 17, 1500 (1999).
[CrossRef]

1998 (2)

S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

P. R. Villeneuve, S. Fan, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, IEEE Proc. Optoelectron. 145, 384 (1998).
[CrossRef]

1996 (1)

A. Klekamp, P. Kersten, and W. Rehm, J. Lightwave Technol. 14, 2684 (1996).
[CrossRef]

1994 (1)

H. Hatami-Hanza, M. J. Lederer, P. L. Chu, and I. M. Skinner, J. Lightwave Technol. 12, 208 (1994).
[CrossRef]

1991 (1)

S. Fan, I. Applebaum, and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 75, 3461 (1991).
[CrossRef]

Agio, M.

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

Alleman, A.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Applebaum, I.

S. Fan, I. Applebaum, and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 75, 3461 (1991).
[CrossRef]

Baba, T.

Bayindir, M.

M. Bayindir, B. Temelkuran, and E. Ozbay, Appl. Phys. Lett. 77, 3907 (2000).
[CrossRef]

Bouadma, N.

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

Chow, E.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
[CrossRef]

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

S. Y. Lin, E. Chow, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 25, 1297 (2000).
[CrossRef]

S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Chu, P. L.

H. Hatami-Hanza, M. J. Lederer, P. L. Chu, and I. M. Skinner, J. Lightwave Technol. 12, 208 (1994).
[CrossRef]

Dridi, K. H.

T. Sondegaard and K. H. Dridi, Phys. Rev. B 61, 15,688 (2000).
[CrossRef]

Fan, S.

S. Fan, S. G. Johnson, J. D. Joannopoulos, C. Manolatou, and H. A. Haus, J. Opt. Soc. Am. B 18, 162 (2001).
[CrossRef]

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

P. R. Villeneuve, S. Fan, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, IEEE Proc. Optoelectron. 145, 384 (1998).
[CrossRef]

S. Fan, I. Applebaum, and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 75, 3461 (1991).
[CrossRef]

Hatami-Hanza, H.

H. Hatami-Hanza, M. J. Lederer, P. L. Chu, and I. M. Skinner, J. Lightwave Technol. 12, 208 (1994).
[CrossRef]

Haus, H. A.

Hietala, V.

S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Hou, H.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Ikeda, M.

Joannopoulos, J. D.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
[CrossRef]

S. Fan, S. G. Johnson, J. D. Joannopoulos, C. Manolatou, and H. A. Haus, J. Opt. Soc. Am. B 18, 162 (2001).
[CrossRef]

S. Y. Lin, E. Chow, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 25, 1297 (2000).
[CrossRef]

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

P. R. Villeneuve, S. Fan, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, IEEE Proc. Optoelectron. 145, 384 (1998).
[CrossRef]

S. Fan, I. Applebaum, and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 75, 3461 (1991).
[CrossRef]

Johnson, S. G.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
[CrossRef]

S. Fan, S. G. Johnson, J. D. Joannopoulos, C. Manolatou, and H. A. Haus, J. Opt. Soc. Am. B 18, 162 (2001).
[CrossRef]

S. Y. Lin, E. Chow, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 25, 1297 (2000).
[CrossRef]

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

P. R. Villeneuve, S. Fan, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, IEEE Proc. Optoelectron. 145, 384 (1998).
[CrossRef]

Kafesaki, M.

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

Kersten, P.

A. Klekamp, P. Kersten, and W. Rehm, J. Lightwave Technol. 14, 2684 (1996).
[CrossRef]

Klekamp, A.

A. Klekamp, P. Kersten, and W. Rehm, J. Lightwave Technol. 14, 2684 (1996).
[CrossRef]

Kolodziejski, L. A.

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

Le Gouezigou, L.

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

Lederer, M. J.

H. Hatami-Hanza, M. J. Lederer, P. L. Chu, and I. M. Skinner, J. Lightwave Technol. 12, 208 (1994).
[CrossRef]

Lin, S. Y.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
[CrossRef]

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

S. Y. Lin, E. Chow, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 25, 1297 (2000).
[CrossRef]

S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Manolatou, C.

Ozbay, E.

M. Bayindir, B. Temelkuran, and E. Ozbay, Appl. Phys. Lett. 77, 3907 (2000).
[CrossRef]

Rehm, W.

A. Klekamp, P. Kersten, and W. Rehm, J. Lightwave Technol. 14, 2684 (1996).
[CrossRef]

Skinner, I. M.

H. Hatami-Hanza, M. J. Lederer, P. L. Chu, and I. M. Skinner, J. Lightwave Technol. 12, 208 (1994).
[CrossRef]

Sondegaard, T.

T. Sondegaard and K. H. Dridi, Phys. Rev. B 61, 15,688 (2000).
[CrossRef]

Soukoulis, C. M.

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

Talneau, A.

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

Temelkuran, B.

M. Bayindir, B. Temelkuran, and E. Ozbay, Appl. Phys. Lett. 77, 3907 (2000).
[CrossRef]

Vawter, G. A.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Villeneuve, P. R.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

P. R. Villeneuve, S. Fan, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, IEEE Proc. Optoelectron. 145, 384 (1998).
[CrossRef]

S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Wendt, J. R.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Yeh, C.

See for example, C. Yeh, Applied Photonics (Academic, New York, 1990), Chap. 11.

Yonekura, J.

Zubrzycki, W.

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett. (3)

A. Talneau, L. Le Gouezigou, N. Bouadma, M. Kafesaki, C. M. Soukoulis, and M. Agio, Appl. Phys. Lett. 80, 547 (2002).
[CrossRef]

M. Bayindir, B. Temelkuran, and E. Ozbay, Appl. Phys. Lett. 77, 3907 (2000).
[CrossRef]

S. Fan, I. Applebaum, and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 75, 3461 (1991).
[CrossRef]

IEEE Proc. Optoelectron. (1)

P. R. Villeneuve, S. Fan, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, IEEE Proc. Optoelectron. 145, 384 (1998).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (3)

A. Klekamp, P. Kersten, and W. Rehm, J. Lightwave Technol. 14, 2684 (1996).
[CrossRef]

H. Hatami-Hanza, M. J. Lederer, P. L. Chu, and I. M. Skinner, J. Lightwave Technol. 12, 208 (1994).
[CrossRef]

J. Yonekura, M. Ikeda, and T. Baba, J. Lightwave Technol. 17, 1500 (1999).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Nature (1)

E. Chow, S. Y. Lin, S. G. Johnson, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, J. R. Wendt, G. A. Vawter, W. Zubrzycki, H. Hou, and A. Alleman, Nature 407, 983 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (2)

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejski, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

T. Sondegaard and K. H. Dridi, Phys. Rev. B 61, 15,688 (2000).
[CrossRef]

Science (1)

S. Y. Lin, E. Chow, V. Hietala, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Science 282, 274 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

See for example, C. Yeh, Applied Photonics (Academic, New York, 1990), Chap. 11.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Scanning electron micrograph top view of 38 period N=38 triple-line-defect linear waveguide. The defect hole diameter is d=0.8a=352 nm. The rectangular boxes indicate the interfaces between the ridge and the PBG waveguide. (b) Scanning electron micrograph image of the Y-splitter sample, which consists of a 120° Y-splitter and two 60° bends (indicated by the red circles). (c) Infrared camera image of the two Y-splitter outputs at λ=1650 nm. They are both Gaussian-like and equally bright, indicating a near 50/50 splitting ratio.

Fig. 2
Fig. 2

Transmittance taken from a straight ridge waveguide (WG) and a linear N=38 PBG waveguide. The ridge-waveguide spectrum is essentially λ independent (solid line) and is the reference. The PBG guide spectrum exhibits a constant amplitude (dashed line) with several equal spacing dips that are attributed to Fabry–Perot resonance. The inset shows the light output image.

Fig. 3
Fig. 3

Y-splitter output signals at λ=1650 nm versus laser input misalignment, Δx. For small Δx -1 to 1 µm, the Ch1 and Ch2 intensities are nearly the same and the total intensity Ch1+Ch2 reaches its maximum value, 22±2. This value is 10% less than that for the N=38 reference and, therefore, the combined splitting and bending loss is less than 0.5 dB. The inset shows a schematic geometry of the input waveguide.

Fig. 4
Fig. 4

Measured total output power and splitting ratio versus wavelength for λ=16201685 nm. For 1640 nm<λ<1680 nm, the loss is low 1 dB and the splitting ratio remains even 50±5%. However, for λ<1640 nm and λ>1680 nm, the loss is higher >34 dB and the splitting becomes uneven.

Metrics