Abstract

We have simulated the effect of sidewall roughness in photonic-crystallike structures with different vertical refractive-index contrast. We treated the scattering off a sidewall irregularity as a radiating dipole excited by the incident waveguide mode. We show that the loss that is due to this scattering is significantly larger for structures with a low refractive-index contrast (such as GaAs/AlGaAs waveguides) than for structures with a high vertical index contrast (such as silicon-on-insulators and membranes).

© 2003 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. F. Krauss, R. M. De La Rue, and S. Brand, Nature 383, 699 (1999).
    [CrossRef]
  2. H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).
  3. W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
    [CrossRef]
  4. 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]
  5. H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
    [CrossRef]
  6. W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
    [CrossRef]
  7. P. Bienstman and R. Baets, Opt. Quantum Electron. 33, 327 (2001).
    [CrossRef]
  8. CAMFR website:  http://camfr.sourceforge.net .
  9. T. A. Germer, Appl. Opt. 36, 8798 (1997).
    [CrossRef]
  10. M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
    [CrossRef]
  11. A. Talneau, L. Le Gouezigou, and N. Bouadma, Opt. Lett. 26, 1259 (2001).
    [CrossRef]

2002 (2)

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
[CrossRef]

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

2001 (4)

A. Talneau, L. Le Gouezigou, and N. Bouadma, Opt. Lett. 26, 1259 (2001).
[CrossRef]

P. Bienstman and R. Baets, Opt. Quantum Electron. 33, 327 (2001).
[CrossRef]

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
[CrossRef]

2000 (2)

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]

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

1999 (1)

T. F. Krauss, R. M. De La Rue, and S. Brand, Nature 383, 699 (1999).
[CrossRef]

1997 (1)

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]

Baets, R.

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
[CrossRef]

P. Bienstman and R. Baets, Opt. Quantum Electron. 33, 327 (2001).
[CrossRef]

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
[CrossRef]

Bénisty, H.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

Béraud, A.

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

Bienstman, P.

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
[CrossRef]

P. Bienstman and R. Baets, Opt. Quantum Electron. 33, 327 (2001).
[CrossRef]

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
[CrossRef]

Bogaerts, W.

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
[CrossRef]

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
[CrossRef]

Bouadma, N.

Brand, S.

T. F. Krauss, R. M. De La Rue, and S. Brand, Nature 383, 699 (1999).
[CrossRef]

Cassagne, D.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

Chow, E.

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]

De La Rue, R. M.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

T. F. Krauss, R. M. De La Rue, and S. Brand, Nature 383, 699 (1999).
[CrossRef]

De Zutter, D.

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
[CrossRef]

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
[CrossRef]

Germer, T. A.

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]

Houdre, R.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

Joannopoulos, J. D.

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]

Johnson, S. G.

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]

Jouanin, C.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

Krauss, T. F.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

T. F. Krauss, R. M. De La Rue, and S. Brand, Nature 383, 699 (1999).
[CrossRef]

Labilloy, D.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

Le Gouezigou, L.

Lin, S. Y.

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]

Notomi, M.

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

Oesterle, U.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

Rattier, M.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

Shinya, A.

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

Smith, C. J. M.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

Taillaert, D.

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
[CrossRef]

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
[CrossRef]

Takahashi, C.

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

Takahashi, J.

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

Talneau, A.

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]

Weisbuch, C.

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

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]

Yamada, K.

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

Yokohama, I.

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

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. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (1)

H. Bénisty, D. Labilloy, C. Weisbuch, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, D. Cassagne, A. Béraud, and C. Jouanin, Appl. Phys. Lett. 76, 532 (2000).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

M. Notomi, A. Shinya, K. Yamada, J. Takahashi, C. Takahashi, and I. Yokohama, IEEE J. Quantum Electron. 38, 736 (2002).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 565 (2001).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. Lett. (1)

H. Bénisty, C. Weisbuch, D. Labilloy, M. Rattier, C. J. M. Smith, T. F. Krauss, R. M. De La Rue, R. Houdre, U. Oesterle, C. Jouanin, and D. Cassagne, J. Lightwave Technol. Lett. 17, 565 (2001).

Nature (2)

T. F. Krauss, R. M. De La Rue, and S. Brand, Nature 383, 699 (1999).
[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]

Opt. Lett. (1)

Opt. Quantum Electron. (2)

W. Bogaerts, P. Bienstman, D. Taillaert, R. Baets, and D. De Zutter, Opt. Quantum Electron. 34, 195 (2002).
[CrossRef]

P. Bienstman and R. Baets, Opt. Quantum Electron. 33, 327 (2001).
[CrossRef]

Other (1)

CAMFR website:  http://camfr.sourceforge.net .

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Geometry of an air slot with roughness in a slab waveguide. Waveguide core width dcore changes with cladding index nclad for a constant v number.

Fig. 2
Fig. 2

Loss of a radiation dipole as a function of position y. Ly is the fraction that cannot be recaptured by the waveguide.

Fig. 3
Fig. 3

Strength of a dipole excited by a plane wave incident upon an irregularity on a material–air interface, plotted as a function of material refractive index Δh for several shapes of irregularities.

Fig. 4
Fig. 4

Lost power PyLy of a dipole at position y excited by the slab waveguide mode incident upon single air slot. The discontinuities occur at the core–cladding interface.

Fig. 5
Fig. 5

Average power lost as a result of scattering at irregularities on the sidewall of a single air slot as a function of slab cladding index nclad.

Equations (8)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

LtotPyLydy,
Py=η2yE2y2Zrady,
v=k0dcorencore2-nclad2.
P0y=I0E0y2,
Zrad,0y=E0yI0,
Ly=P0y-Ry-TyP0y,
η2=γΔh2,
PyγΔhy2E2y2Zrad,0y.

Metrics