Estudio experimental y numérico de la dependencia angular de las propiedades ópticas reflectivas de estructuras fotónicas en 2D con periodicidad hexagonal, construidas sobre un sustrato de silicio

Abstract

In this work we present an experimental and numerical study of the angular dependence of the reflective optical properties of two-dimensional photonic structures with hexagonal periodicity, built on a silicon substrate. The work is motivated largely by the need for a new alternative development in the telecommunications technology that is purely photonic. In the Lab Optical Properties Materials CIMAV, measurements of the reflected power locally of three photonic structures were performed. In this experiment four beams were employed with different wavelength (632 nm, 785 nm, 852 nm and 1308 nm) for the types of TE and TM polarization. Beams were impinged perpendicularly on the plane of periodicity achieving angular dependence according to the wavelength used. Additionally, it was found that for TE-polarized beams, the reflected power locally increases when increasing wavelength of them and for TM-polarized beams, it has a random behavior. Moreover, using the technique of Focused Ion Beam (FIB) a pair of hexagonal lattice photonic structures in Nanotechnology Laboratory was made. A structure has circular inclusions and other square inclusions. This manufacturing technique of CF2D was easy to use, it also has advantages over other techniques because it can be machined the structure in several sessions and we may induce structural defects in the photonic structure. The numerical analysis of the reflective optical properties developed in the facilities of the Faculty of Physical Sciences and Mathematics at UMSNH.

En el presente trabajo mostramos un estudio experimental y numérico de la dependencia angular de las propiedades ópticas reflectivas de estructuras fotónicas bidimensionales con periodicidad hexagonal, construidas sobre un sustrato de silicio. El trabajo está motivado en gran parte por la necesidad de una nueva alternativa de desarrollo en la tecnología de telecomunicaciones que sea puramente fotónica. En el Laboratorio de Propiedades Ópticas de Materiales del CIMAV se realizaron las mediciones de la potencia reflejada localmente de tres estructuras fotónicas. En este experimento se emplearon cuatro haces con diferente longitud de onda (632 nm, 785 nm, 852 nm y 1308 nm) para los tipos de polarización TE y TM. Los haces se hicieron incidir de forma perpendicular al plano de periodicidad logrando una dependencia angular de acuerdo a la longitud de onda empleada. Adicionalmente, se obtuvo que para haces con polarización TE, la potencia reflejada localmente aumenta al incrementar la longitud de onda de los mismos y para haces con polarización TM, se tiene un comportamiento aleatorio. Por otra parte, empleando la técnica del Haz Enfocado de Iones (FIB) se maquinaron un par de estructuras fotónicas de red hexagonal, en el Laboratorio de Nanotecnología. Una estructura tiene inclusiones circulares y la otra, inclusiones cuadradas. Esta técnica de fabricación del CF2D fue sencilla de utilizar; además tiene ventajas sobre otras técnicas, ya que se puede maquinar la estructura en varias sesiones y es posible inducirle defectos estructurales a la estructura fotónica. El análisis numérico de las propiedades ópticas reflectivas se desarrolló en las instalaciones de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UMSNH.