Abstract

We have designed, fabricated, and demonstrated a vertical directional coupler based on the coupling between a polymer waveguide and a W1 photonic crystal waveguide. The filters have a bandwidth of 2nm within a stopband of Δλ300nm and an on-chip insertion loss of 1dB. This is the first (to our knowledge) demonstration of a filter with such a large stopband that overcomes the bandwidth limitation of existing filters.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. S. Nawrocka, T. Liu, X. Wang, and R. R. Panepucci, Appl. Phys. Lett. 89, 071110 (2006).
    [CrossRef]
  2. B. Timotijevic, G. Mashanovich, A. Michaeli, O. Cohen, V. M. N. Passaro, J. Crnjanski, and G. T. Reed, Chin. Opt. Lett. 7, 56 (2009).
    [CrossRef]
  3. S. Xiao, M. H. Khan, H. Shen, and M. Qi, Opt. Express 15, 14765 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. M. Popovic, “Theory and design of high-index-contrast microphotonic circuits,” Ph.D thesis (Massachusetts Institute of Technology, 2008).
  5. A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
    [CrossRef]
  6. S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nature Mater. 4, 207 (2005).
    [CrossRef]
  7. C. Grillet, C. Smith, D. Freeman, S. Madden, B. Luther-Davies, E. Magi, D. Moss, and B. Eggleton, Opt. Express 14, 1070 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
    [CrossRef]
  9. H. Benisty, J. Appl. Phys. 79, 7483 (1996).
    [CrossRef]
  10. W. Kuang, C. Kim, A. Stapleton, and J. O'Brien, Opt. Lett. 27, 1604 (2002).
    [CrossRef]
  11. P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2274 (2003).
    [CrossRef]
  12. Z. Zhang, U. Andersson, and M. Qiu, Act. Passive Electron. Compon. 2007, doi: 10.1155/2007/78602 (2007).
  13. Z. Xu, J. Wang, Q. He, L. Cao, P. Su, and G. Jin, Opt. Express 13, 5608 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. The fabrication was carried out in the framework of the ePIXnet Nanostructuring Platform for Photonic Integration; see http://www.nanophotonics.eu.
  15. L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
    [CrossRef]
  16. T. P. White, L. O'Faolain, J. Li, L. C. Andreani, and T. F. Krauss, Opt. Express 16, 17076 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
    [CrossRef]
  18. J. P. Hugonin, P. Lalanne, T. P. White, and T. F. Krauss, Opt. Lett. 32, 2638 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  19. D. Hofstetter and R. Thornton, Opt. Lett. 22, 1831 (1997).
    [CrossRef]

2009 (1)

2008 (1)

2007 (5)

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

J. P. Hugonin, P. Lalanne, T. P. White, and T. F. Krauss, Opt. Lett. 32, 2638 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Z. Zhang, U. Andersson, and M. Qiu, Act. Passive Electron. Compon. 2007, doi: 10.1155/2007/78602 (2007).

S. Xiao, M. H. Khan, H. Shen, and M. Qi, Opt. Express 15, 14765 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

2006 (3)

C. Grillet, C. Smith, D. Freeman, S. Madden, B. Luther-Davies, E. Magi, D. Moss, and B. Eggleton, Opt. Express 14, 1070 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

M. S. Nawrocka, T. Liu, X. Wang, and R. R. Panepucci, Appl. Phys. Lett. 89, 071110 (2006).
[CrossRef]

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

2005 (3)

Z. Xu, J. Wang, Q. He, L. Cao, P. Su, and G. Jin, Opt. Express 13, 5608 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nature Mater. 4, 207 (2005).
[CrossRef]

2003 (1)

2002 (1)

1997 (1)

1996 (1)

H. Benisty, J. Appl. Phys. 79, 7483 (1996).
[CrossRef]

Andersson, U.

Z. Zhang, U. Andersson, and M. Qiu, Act. Passive Electron. Compon. 2007, doi: 10.1155/2007/78602 (2007).

Andreani, L. C.

T. P. White, L. O'Faolain, J. Li, L. C. Andreani, and T. F. Krauss, Opt. Express 16, 17076 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Asano, T.

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nature Mater. 4, 207 (2005).
[CrossRef]

Bajoni, D.

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Barclay, P. E.

Belotti, M.

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Benisty, H.

H. Benisty, J. Appl. Phys. 79, 7483 (1996).
[CrossRef]

Cao, L.

Chalcraft, A. R. A.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Chassé, T.

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

Chong, H.

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

Cohen, O.

Crnjanski, J.

De la Rue, R. M.

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

Eggleton, B.

Fleischer, M.

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

Fox, A. M.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Freeman, D.

Fujita, M.

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nature Mater. 4, 207 (2005).
[CrossRef]

Galli, M.

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Gerace, D.

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Grillet, C.

Guizzetti, G.

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Haffner, M.

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

Haug, A.

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

He, Q.

Heeren, A.

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

Hofstetter, D.

Hopkinson, M.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Hugonin, J. P.

Jin, G.

Kern, D. P.

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

Khan, M. H.

Kim, C.

Krauss, T. F.

T. P. White, L. O'Faolain, J. Li, L. C. Andreani, and T. F. Krauss, Opt. Express 16, 17076 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

J. P. Hugonin, P. Lalanne, T. P. White, and T. F. Krauss, Opt. Lett. 32, 2638 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

Kuang, W.

Lalanne, P.

Lam, S.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Li, J.

Liu, H.-Y.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Liu, T.

M. S. Nawrocka, T. Liu, X. Wang, and R. R. Panepucci, Appl. Phys. Lett. 89, 071110 (2006).
[CrossRef]

Luther-Davies, B.

Madden, S.

Magi, E.

Mashanovich, G.

McIntyre, D.

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

Michaeli, A.

Moss, D.

Nawrocka, M. S.

M. S. Nawrocka, T. Liu, X. Wang, and R. R. Panepucci, Appl. Phys. Lett. 89, 071110 (2006).
[CrossRef]

Noda, S.

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nature Mater. 4, 207 (2005).
[CrossRef]

O'Brien, D.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

O'Brien, J.

O'Faolain, L.

T. P. White, L. O'Faolain, J. Li, L. C. Andreani, and T. F. Krauss, Opt. Express 16, 17076 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

Oulton, R.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Painter, O.

Panepucci, R. R.

M. S. Nawrocka, T. Liu, X. Wang, and R. R. Panepucci, Appl. Phys. Lett. 89, 071110 (2006).
[CrossRef]

Passaro, V. M. N.

Patrini, M.

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Peisert, H.

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

Popovic, M.

M. Popovic, “Theory and design of high-index-contrast microphotonic circuits,” Ph.D thesis (Massachusetts Institute of Technology, 2008).

Qi, M.

Qiu, M.

Z. Zhang, U. Andersson, and M. Qiu, Act. Passive Electron. Compon. 2007, doi: 10.1155/2007/78602 (2007).

Reed, G. T.

Sahin, M.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Sanvitto, D.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Shen, H.

Skolnick, M. S.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Smith, C.

Srinivasan, K.

Stapleton, A.

Su, P.

Szymanski, D.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Thoms, S.

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

Thornton, R.

Timotijevic, B.

Wang, J.

Wang, X.

M. S. Nawrocka, T. Liu, X. Wang, and R. R. Panepucci, Appl. Phys. Lett. 89, 071110 (2006).
[CrossRef]

White, T. P.

Whittaker, D. M.

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Xiao, S.

Xu, Z.

Yuan, X.

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

Zhang, Z.

Z. Zhang, U. Andersson, and M. Qiu, Act. Passive Electron. Compon. 2007, doi: 10.1155/2007/78602 (2007).

Act. Passive Electron. Compon. (1)

Z. Zhang, U. Andersson, and M. Qiu, Act. Passive Electron. Compon. 2007, doi: 10.1155/2007/78602 (2007).

Appl. Phys. Lett. (2)

M. S. Nawrocka, T. Liu, X. Wang, and R. R. Panepucci, Appl. Phys. Lett. 89, 071110 (2006).
[CrossRef]

A. R. A. Chalcraft, S. Lam, D. O'Brien, T. F. Krauss, M. Sahin, D. Szymanski, D. Sanvitto, R. Oulton, M. S. Skolnick, A. M. Fox, D. M. Whittaker, H.-Y. Liu, and M. Hopkinson, Appl. Phys. Lett. 90, 241117 (2007).
[CrossRef]

Chin. Opt. Lett. (1)

Electron. Lett. (1)

L. O'Faolain, X. Yuan, D. McIntyre, S. Thoms, H. Chong, R. M. De la Rue, and T. F. Krauss, Electron. Lett. 42, 1454 (2006).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

H. Benisty, J. Appl. Phys. 79, 7483 (1996).
[CrossRef]

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

J. Vac. Sci. Technol. B (1)

M. Haffner, A. Haug, A. Heeren, M. Fleischer, H. Peisert, T. Chassé, and D. P. Kern, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 2045 (2007).
[CrossRef]

Nature Mater. (1)

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nature Mater. 4, 207 (2005).
[CrossRef]

Opt. Express (4)

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. B (1)

M. Galli, D. Bajoni, M. Patrini, G. Guizzetti, D. Gerace, L. C. Andreani, and M. Belotti, Phys. Rev. B 72, 125322 (2005).
[CrossRef]

Other (2)

M. Popovic, “Theory and design of high-index-contrast microphotonic circuits,” Ph.D thesis (Massachusetts Institute of Technology, 2008).

The fabrication was carried out in the framework of the ePIXnet Nanostructuring Platform for Photonic Integration; see http://www.nanophotonics.eu.

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Micrograph of the fabricated devices without an intermediate oxide layer (the arrangement on the left is used to monitor the counterpropagating mode, while on the right, we monitor the copropagating mode. The flow of light is from top left to bottom right in each case, as indicated by the arrows).

Fig. 2
Fig. 2

(a) 3-D calculated band structure ( r a = 0.30 ) : silica lightline (left vertical curve), 2 μ m × 2 μ m cross section polymer waveguide (right vertical curve), W1 waveguide (horizontal curve), odd defect mode (dotted curve), bulk PhC modes (gray); (b): anticrossing point (enlarged) and the even (upper) and odd (lower) supermodes.

Fig. 3
Fig. 3

Measured filter response at the drop port (a) without and (b) with the FOx layer (the small peaks at 1310 1325 nm are due to the coupling to the air band). Transmission in (a) is normalized to a straightthrough waveguide, and we observe a coupling efficiency > 80 % ( < 1 dB coupling loss); the transmission in (b) and (c) is plotted in arbitrary units. The insets in (a) and (b) show the SLSR. (c) Coupling between the two waveguides launching into the PhC waveguide and into the ZEP waveguide, the sidelobes are related to the sudden onset and termination of coupling between the two waveguides, resulting in a sinclike spectral response.

Equations (2)

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

Δ λ = 2 λ 0 2 κ π ( β 1 ω β 2 ω ) = 2 λ 0 2 κ π ( n g 1 n g 2 ) ,
T ( L ) = tanh 2 ( κ L ) ,

Metrics