Одномерные фотонные кристаллы и микрорезонаторы на основе кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Толмачев, Владимир Андреевич

• Толмачев, Владимир Андреевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Толмачев, Владимир Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений и обозначений

9

Введение

Глава Методы расчета оптических свойств одномерных

I фотонных кристаллов

23

Введение

1.1 Расчет зонных диаграмм для 1ФК

1.2 Метод матриц переноса

1.3 Расчет распределения электромагнитного поля в структуре

1 4 Моделирование 1ФК с помощью карт фотонных

40

запрещенных зон

„ 40 Введение

1.4.1 Методика расчета карт ФЗЗ

1.4.2 Влияние числа периодов и оптического

контраста на области ФЗЗ

1.4.3 Критерии конструирования 1ФК с помощью

карт ФЗЗ

1.4.4 Определение Брэгговских структур на

карте ФЗЗ

53

Выводы по Главе I

Глава Методы получения и спектрофотометрия 1ФК на

II основе кремния

Введение

2 1 Технология анизотропного химического травления (110)

2.2 Влияние разупорядочения геометрических параметров

1ФК на области ФЗЗ

2.3 Фурье-микроспектрофотометрия в ближней и средней ИК области 0=1.5-15 мкм)

2.4 Влияние фокусировки пучка на ФЗЗ

2.4.1 Расчет спектров отражения по модели

нефокусированного пучка

2.4.2 Расчет спектров отражения и карт ФЗЗ для модели с фокусировкой пучка

2.4.3 Экспериментальная оценка влияния фокусировки пучка на ФЗЗ

Выводы по Главе II

Глава Составные 1ФК (оптические гетероструктуры) с III расширенными полосами высокого отражения

90

Введение

3 1 Оптические спектры разупорядоченного 1ФК с

расширенными полосами отражения

■з ? Составные 1ФК с расширенными полосами высокого

96

отражения

3.2.1 Составной 1ФК с различными факторами

заполнения /

3 2 2 Составные 1ФК с различными константами Ю0 решетки а

3.3 Оптические спектры составного одномерного фотонного

кристалла

3.3.1 Расчет и анализ спектров составного 1 ФК

3.3.2 Распределение амплитуды электрического поля в составном 1ФК

3.3.3 Экспериментальные спектры составного 1ФК

Выводы по Главе III

Глава Формирование фотонных запрещенных зон IV трехкомпонентных одномерных фотонных кристаллов

113

Введение

4.1 Особенности при расчете карт ФЗЗ для трехкомпонентного 1ФК

4.2 Подстройка оптического контраста 1ФК

4.2.1 Влияние числа периодов на формирование ФЗЗ

4.2.2 Влияние толщины дополнительного слоя на формирование ФЗЗ

4.3 Получение всенаправленных ФЗЗ в сильноконтрастном трехкомпонентном 1ФК

4.3.1 Конструирование 1ФК с всенаправленными ФЗЗ

4.3.2 Всенаправленные ФЗЗ в сильноконтрастном 1ФК

4.4 Формирование областей прозрачности и широких полос

пропускания

4.4.1 Формирование областей прозрачности

4.4.2 Широкополосный фильтр пропускания в среднем ИК диапазоне

4.4.3 Области прозрачности для наклонных углов падения излучения

Выводы по Главе IV

Глава Одномерные фотонные кристаллы с жидким

V кристаллом и подстраиваемыми ФЗЗ

Введение

5.1 Расчет ФЗЗ композитного 1ФК с подстраиваемыми

краями

5.2 Получение композитного 1ФК с жидким кристаллом

5.3 Теромоподстройка края ФЗЗ

5.4 Электроподстройка края ФЗЗ

5.4.1. Анализ карт ФЗЗ и спектров отражения для выбора

оптимальной конструкции

5.4.2 Конструирование и изготовление 1ФК на структуре «кремний на изоляторе»

5.4.3 Электроподстройка спектров отражения

5.4.4 Оценка быстродействия перестраиваемого 1ФК

Выводы по главе V

Глава Управляемые микрорезонаторы Фабри-Перо с

Yj жидким кристаллом

Введение

6.1 Трансформация 1ФК в резонатор Фабри-Перо

6.2 Термоподстройка ЖК резонатора Фабри-Перо

6.3 Электроподстройка ЖК резонатора Фабри-Перо

6.3.1 Расчет карт с областями резонансных пиков

6.3.2 Изготовление и электроподстройка ЖК

микрорезонатора

6.3.3 Анализ воспроизводимой электроподстройки микрорезонатора

Выводы по Главе VI

Глава Связанные резонаторы Фабри-Перо в 1ФК

VII

Введение

7.1 Связанные ФП резонаторы с подстройкой дублета

дефектных мод

7.1.1 Расчет связанных резонаторов

7.1.2 Варианты подстройка дублета мод в ЖК резонаторах

7-2 Подстройка трех связанных резонаторов

7.2.1 Варианты подстройки триплетных мод

7.2.2 Распределение электромагнитного поля в связанных резонаторах

7.2.3 Экспериментальный образец 1ФК со связанными ЖК резонаторами

7.2.4 Визуализация электрооптического эффекта в связанных ЖК резонаторах

Выводы по Главе VII

Глава Фотонные элементы, интегрированные на кремниевом VIII чипе

Введение

8.1 Технология глубокого реактивного травления (ГРИТ)

8.2 ИК микроспектрофотометрия элементов на чипе

8.3 Микорезонаторы на Si чипе

8.3.1. Микрорезонатор, полученный методом ГРИТ

8.3.2 Микрорезонатор с двух полевым управлением ориентацией ЖК

8.4 Конструкции сопряжения с оптоволокном

Выводы по Главе VIII

Заключение

Список литературы

Список сокращений и обозначений

1ФК- одномерный фотонный кристалл

2ФК - двумерный фотонный кристалл

ЗФК-трехмерный фотонный кристалл

ВФЗЗ - всенаправленная фотонная запрещенная зона

Е7 - марка жидкого кристалла

ЗП- зона прозрачности

ЖК-жидкий кристалл,

ИК - инфракрасный

КНИ- кремний на изоляторе

МП - матрица переноса

ОСА - оптический спектральный анализатор

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

ФК- фотонный кристалл

ФЗЗ - фотонная запрещенная зона

ФП- Фабри-Перо

а - константа решетки периодической структуры ¿1 - геометрическая толщина(размер), ширина слоя Е-спектр - спектр, измеренный в положении поляризатора с максимальным пропусканием напряженности электрического поля

/-фактор заполнения

Н-спектр - спектр, измеренный в положении поляризатора с максимальным пропусканием напряженности магнитного поля / - матрица границы раздела Ь - индекс для низкопреломляющей компоненты Ь - матрица слоя т - число периодов п - показатель преломления п\1п2 - оптический контраст

шах/н - максимальное значение фактора заполнения р - поляризация излучения, для которой вектор электрического поля лежит в плоскости падения Я - коэффициент отражения

^фзз - критерий отсечки Я для формирования области ФЗЗ б - поляризация излучения, для которой вектор электрического поля лежит перпендикулярно плоскости падения 5 - матрица переноса (2x2 матрица) 81 - кремний

Г - коэффициент пропускания и - напряжение электрического поля

V - скорость травления

х,у,2 - координаты трехмерного пространства (3 - фазовый сдвиг

Ап -изменение показателя преломления, двулучепреломление

ДА - диапазон длин волн

А - длина волны

у - волновое число

Хс - длина волны центра ФЗЗ

(р - угол падения излучения из внешней среды

8 - стандартное отклонение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Одномерные фотонные кристаллы и микрорезонаторы на основе кремния»

Введение

Актуальность работы. В настоящее время во всем мире интенсивно разрабатываются фотонные элементы для создания оптического процессора и соответствующие оптоэлектронные схемы, в которых фотонные и электронные компоненты интегрируются на одном чипе. Одним из самых перспективных базовых материалов для их получения является кремний, так как он прозрачен в ИК области спектра, и производство оптического процессора может осуществляться на единой технологической линии. Для реализации этой концепции сформировалось актуальное направление под названием «кремниевая фотоника» [1]. В последние годы в этом направлении активно продвигается идея разрабатывать фотонные элементы для использования не только в ближнем РЖ (0.7-2.5 мкм), но в среднем (2.5-50 мкм) и дальнем ИК диапазонах, то есть в областях, где находятся характерные полосы поглощения многих химических и биологических молекул [2]. Эффективная диагностика этих полос обеспечивает высокую надежность опознавания молекул в сложных составах и приведет к созданию массовых миниатюрных «лабораторий на чипе» для использования в промышленности, медицине, системах безопасности и контроля окружающей среды.

В 80-х годах прошлого века была выдвинута идея создания материалов, обладающих фотонной запрещенной зоной (ФЗЗ) (в английском переводе Prohibited Band Gap (PBG)), в пределах которой излучение не может распространяться. Такие материалы получили название фотонные кристаллы (ФК) и представляют собой периодические структуры, в которых создается модуляция показателя преломления (диэлектрической проницаемости) в 1-ом, 2-х или 3-х направлениях с пространственным масштабом периода порядка оптической длины волны. Изучению фотонных кристаллов посвящено большое количество работ.

Исследование прохождения электромагнитных волн в одномерных периодических средах было начато Рэлеем в 1887 г., в статье В. Быкова [3] было продемонстрировано, как в таких структурах можно управлять спонтанным излучением молекул или атомов, а затем позже в работах Яблоновича [4] и Джона [5] была представлена концепция фотонных кристаллов. В ФК можно контролируемо подавлять спонтанную эмиссию атомов и молекул, а также локализовать свет в малом объеме и тем самым управлять светом, находящимся в этом состоянии. Фотонные кристаллы интересны, в первую очередь, своими практическими приложениями, поэтому при их создании важное место определено технологии, эксперименту и, конечно, теории [6]. Многослойные периодические покрытия с полосами высокого отражения на оптическом спектре являются ярчайшим примером одномерного ФК (1ФК). Большую локализацию излучения обеспечивают двумерные ФК (2ФК), поскольку в них можно создать условия для получения полного отражения в двух измерениях. Наибольшую перспективу, ввиду полной локализации света, обеспечивают трехмерные ФК, в которых можно создать полную ФЗЗ. На протяжении более двух десятков лет это направление является наиболее приоритетным во многих странах и корпорациях, ввиду огромного потенциала для управления светом, заложенного в такого рода структурах.

Наконец, актуальная тенденция в современной науке и технике - это создание композитных (гибридных) материалов, которые могут существенно расширить свойства веществ, образующих композит, причем с возможностью подстройки оптических свойств с помощью внешнего воздействия. Это могут быть новые ФК и резонаторные структуры, полученные 1) комбинацией ФК со сдвигом геометрических параметров их решетки (создание оптических гетероструктур [7]); 2) путем введения третьего компонента в обычный (двухкомпонентный) ФК[8], или 3) с помощью веществ, обладающим значительным электрооптическим эффектом [9,10].

В одномерном ФК (1ФК) фотонная запрещенная зона (ФЗЗ) образуется только для одного направления в периодической структуре, состоящей, как правило, из двух низко- и высокопреломляющего компонент, например, в виде периодически тонких слоев с альтернативными показателями преломления. На их основе созданы высокоэффективные отражатели, резонаторы, оптические фильтры и переключатели, обкладки волноводных структур и др. Преимуществом 1ФК по сравнению с двумерными и трехмерными ФК является простота и низкая стоимость их изготовления. Несмотря на их хорошую изученность, 1ФК продолжают оставаться объектами исследований для получения новых или модификации уже существующих материалов с новыми оптическими свойствами. Например, идея всенаправленного отражения (omnidirectional band) в 1ФК [11] была предложена лишь спустя 11 лет после опубликования пионерских работ в области ФК.

В фотонных элементах на Si чипе излучение в оптической цепи должно распространяется вдоль плоскости подложки, но вышеупомянутые тонкопленочные технологии для получения такого типа 1ФК на чипе практически не пригодны. Поэтому для создания фотонных структур на чипе используют методы микроструктурирования на полупроводниковых материалах [9].

В периодической сильноконтрастной структуре «Si-воздух» существуют широкие ФЗЗ высоких порядков, которых могут быть использованы, также как и первая (основная) ФЗЗ. Для этого необходимо исследовать закономерности формирования ФЗЗ не только ФК с традиционными четвертьволновыми компонентами, а в более широком диапазоне комбинаций толщин компонентов. Изготовление 1ФК этого типа с помощью методов микроструктурирования на чипе не является проблемой, но в результате реактивного ионного травления гладкость стенок Si не всегда является высокой для качественных оптических измерений. Экспериментальные исследования таких 1ФК ограничивались

измерениями для одной длины волны, или для очень узкого диапазона. Таким образом, исследования оптических свойств одномерных ФК в этом классе материалов на сегодняшний день оказались не достаточно изученными.

Объект исследования. Одномерные периодические структуры «кремний-воздух» и «кремний-жидкий кристалл», создающие отраженное и прошедшее излучение с заданными характеристиками. Цель работы. Теоретические и экспериментальные исследования закономерностей формирования и преобразования фотонных запрещенных зон и резонансных мод в одномерных фотонных кристаллах, полученных с помощью методов микроструктурирования на 81.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решались следующие конкретные научные задачи:

1. Развитие метода моделирования фотонных кристаллов в виде карт фотонных запрещенных зон для создания композитных одномерных ФК и резонаторов на их основе.

2. Определение влияния геометрии падающего пучка и флуктуаций параметров 1ФК на фотонные запрещенные зоны.

3. Расширение полос высокого отражения путем создания составных 1ФК (оптических гетероструктур).

4. Выявление закономерностей при формировании ФЗЗ и областей прозрачности в трехкомпонентных 1ФК.

5. Управление фотонными запрещенными зонами в композитных 1ФК, используя оптические свойства жидких кристаллов (ЖК).

6. Подстраивание резонансов высоких порядков в резонаторах Фабри-Перо на основе структуры «Б^ЖК-Эк

7. Выявление принципов управления триплетными модами связанных резонаторов в 1ФК.

Методы исследования:

Для решения поставленных расчетно-теоретических задач использовались три метода определения оптических характеристик 1ФК. Метод зонных диаграмм был применен для расчета идеализированных 1ФК с бесконечным числом периодов. Метод матриц переноса был использован для расчета спектров отражения и пропускания 1ФК и резонаторов с конечным числом периодов, а также для определения распределения амплитуды электрического поля по структуре. Моделирование 1ФК с помощью карт ФЗЗ было использовано для полномасштабного исследования 1ФК в координатах «структура-свойство» и было усовершенствовано для расчета карт с областями резонансных мод и с областями прозрачности.

Для экспериментальных исследований использовались технологии микроструктурирования на кремнии: оптическая и электронно-лучевая литография, химическое и ионно-плазменное травление. Оптические исследования проводились в ближнем и среднем ИК диапазоне с помощью Фурье-спектрофотометра, совмещенного с ИК микроскопом (Я = 1.5— 15 мкм), а также путем использования спектрального анализатора с оптоволоконным сопряжением (Я = 0.9-1.7 мкм). При этих измерениях излучение вводилось в 1ФК в направлении, параллельном плоскости подложки. Для исследования электрооптических эффектов в жидкокристаллических элементах применялась поляризационная микроскопия высокого разрешения с видеорегистрацией, а для контроля параметров структуры 1ФК использовалась сканирующая электронная микроскопия.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Рассчитаны карты ФЗЗ для одномерных фотонных кристаллов с оптическим контрастом в диапазоне от 3.42/1 до 3.42/1.7, с помощью

которых исследованы закономерности преобразования ФЗЗ для оптических гетероструктур, трехкомпонентных ФК, композитных ФК и резонансных структур, а также проанализировано их поведение при введении флуктуаций геометрических параметров и фокусировки пучка.

2. Рассчитаны карты зон прозрачности 1ФК, совмещенные с картами ФЗЗ, позволяющие моделировать конструкции 1ФК в координатах «структура-свойство».

3. Выявлено влияние случайно индуцированных флуктуаций геометрических параметров 1ФК на смещение и деформацию областей фотонных запрещенных зон, в том числе с появлением в них дефектных состояний.

4. Установлено, что при усреднении спектров, рассчитанных для наклонных углов падения излучения, узкие высокопорядковые полосы высокого отражения (соответствующие ФЗЗ) могут деформироваться и полностью подавляться из-за преобладающего вклада полос отражения для больших углов падения.

5. Предложено для получения существенно расширенной полосы высокого отражения на спектре применять близко расположенные ФЗЗ, характерные для сильноконтрастных 1ФК. Для этого используются два ФК с различными константами решетки, которые составляются в единую оптическую гетероструктуру с объединением нескольких фотонных запрещенных зон, что было продемонстрировано экспериментально.

6. Выявлена корреляция между оптической толщиной введенного третьего регулярного слоя в периодическую структуру «8¡-воздух» и оптическим контрастом получающегося трехкомпонентного 1ФК. Таким образом, можно уменьшать оптический контраст и получить всенаправленную ФЗЗ в сильноконтрастном 1ФК.

7. Исследовано локальное подавление областей ФЗЗ на карте ФЗЗ трехкомпонентного 1ФК в зависимости от оптической толщины дополнительного слоя и появление на их месте областей прозрачности. В пределах этих областей выявлены широкие полосы пропускания на спектре, что было продемонстрировано экспериментально.

8. Исследована теоретически и экспериментально переориентация молекул ЖК при нагревании и при приложении электрического поля в одномерных ФК, полученных с помощью микроструктурирования на 81 чипе, и достигнута управляемая электроподстройка края ФЗЗ с относительным сдвигом АXIX до 1.6 %.

9. Предложено трансформировать 1ФК в резонатор Фабри-Перо путем введения жидкого кристалла в один из его периодов с образованием полости резонатора с оптической толщиной 0.8(А/2), а для получения существенной подстройки расчетных и экспериментальных пиков пропускания (ДА/А до 10 %) - использовать резонансы высоких порядков.

10. Предложены и исследованы управляемые связанные резонаторы Фабри-Перо, находящиеся в структуре 1ФК на основе 81, в которых продемонстрировано влияние показателя преломления ЖК в индивидуальных полостях резонаторов на положение, сдвиг и подавление дефектных мод, а также на расщепление триплета резонансных пиков на дублет и монопик.

Положения, выносимые на защиту

1. Метод моделирования фотонных кристаллов, основанный на расчете массива спектров отражения для фотонного кристалла в диапазоне факторов заполнения от 0 до 1, фильтрации спектральных данных по определенному критерию и получении карты фотонных запрещенных зон (или карты зон прозрачности) в координатах «структура - оптические свойства».

2. Соединение двух одномерных сильноконтрастных ФК с различными структурными параметрами формирует оптическую гетероструктуру, в которой объединяется от 3-х до 5-ти фотонных запрещенных зон с образованием расширенных спектральных полос высокого отражения.

3. Введение в двухкомпонентную периодическую систему третьей регулярной структуры эквивалентно изменению оптического контраста фотонного кристалла. Третья структура в 1ФК способствует подавлению определенных ФЗЗ высоких порядков с образованием на карте значительных областей прозрачности, которые на спектрах появляются в виде широких полос пропускания с Т> 99 %.

4. Периодическая структура «Б¡-жидкий кристалл» является управляемым фотонным кристаллом, в котором при приложении электрического поля происходит перестройка молекул нематического жидкого кристалла из разупорядоченного состояния в гомеотропную ориентацию, что приводит к изменению показателя преломления, подстройке оптического контраста фотонного кристалла и соответствующему сдвигу краев фотонных запрещенных зон.

5. Резонатор Фабри-Перо, состоящий из стенок кремния и жидкокристаллической полости, обеспечивает при приложении к нему электрического поля существенную подстройку интерференционных полос, благодаря оптимизированной геометрии компонентов и использованию резонансов высоких порядков.

6. При введении жидкого кристалла в два (или три) определенных периода структуры фотонного кристалла формируются два (или три) резонатора Фабри-Перо, имеющие оптическую толщину полостей 0.8(Л/2), а в фотонных запрещенных зонах на спектре образуется дублет (или триплет) связанных резонансных мод. Положением и видом каждого из пиков дублета (или триплета) связанных мод можно целенаправленно управлять путем независимого изменения двулучепреломления ЖК с помощью электрического поля в заданной полости резонатора, причем

возможность подстройки трех связанных резонаторов дает большее число комбинаций дефектных мод на спектре.

Практическая ценность работы определяется следующим.

1. Сконструированы и изготовлены образцы одномерных ФК с помощью методов микроструктурирования на Si (включающие фотолитографию, химическое и ионно-плазменное травление) с широким диапазоном структурных параметров: константы решетки а = 1.6-24 мкм и факторы заполнения fSi = 0.09-0.6. Полученные 1ФК обладают основной ФЗЗ от Я = 6 мкм и выше, а также множеством ФЗЗ высоких порядков.

2. Экспериментально продемонстрировано расширение определенных полос с высокими значениями коэффициентов отражения в спектрах составных 1ФК (оптических гетероструктур), которые могут быть использованы для создания широкополосных отражателей и оптических фильтров для определенного диапазона длин волн.

3. Исследована возможность снижения оптического контраста 1ФК с целью получения в нем всенаправленой (omnidirectional) ФЗЗ, что можно использовать для создания обкладок в пустотелых волноводах на Si чипе и снижения потерь проходящего излучения.

4. Предложен и изготовлен оптический фильтр на основе Si (периодическая структура 8ь8Ю2-воздух), имеющий ширину полосы пропускания 1.3 мкм (Т= 92-98 %) в среднем ИК диапазоне (Я = 3-5 мкм), который можно использовать в качестве оптического элемента на чипе с широкими полосами отражения и пропускания в различных диапазонах ИК спектра.

5. Получен композитный 1ФК с помощью метода микроструктурирования на платформе «кремний на изоляторе» и путем введения в него жидкого кристалла. При приложении к стенкам Si электрического поля (от 2 до 10 вольт) достигнута обратимая переориентация молекул ЖК и

соответствующая подстройка края ФЗЗ ЛЯ/А до 1.6 % в области спектра 10 мкм, что может быть использовано для получения подстраиваемого оптического фильтра или модулятора.

6. В резонаторе Фабри-Перо, изготовленном путем микроструктурирования на кремнии, экспериментально получен существенный относительный сдвиг высокопорядковых резонансных пиков ДА/А до 10 %, который можно использовать в качестве электроуправляемого оптического фильтра, переключателя лазерных длин волн или умеренно-быстрого модулятора.

7. Экспериментально продемонстрирован 1ФК с тремя связанными резонаторами, который получен методом микроструктурирования на чипе и последующего введения жидкого кристалла в определенные периоды. Теоретически предсказано, как с помощью независимого управления ориентацией ЖК в каждом из резонаторов (при приложении электрического поля) можно управлять массивом узких полос пропускания на спектре (их положением и амплитудой), что может быть использовано для получения управляемых многоканальных оптических фильтров и биохимических сенсоров.

8. Разработан класс одномерных ФК и микрорезонаторов, получаемых методами микроструктурирования на кремнии и взаимодействующих с излучением, направленным параллельного плоскости подложки. Результаты могут быть полезны при создании наноструктурированных 1ФК, а также для фотонных элементов, не только для ближнего и среднего ИК спектра, но и в более широком диапазоне электромагнитного излучения.

Достоверность и надежность результатов. Основные положения и выводы диссертации надежно обоснованы тщательно проведенными экспериментальными исследованиями. Большое внимание в работе уделено сопоставлению полученных результатов с исследованиями других авторов. Результаты работы опубликованы в авторитетных рецензируемых

российских и международных журналах, докладывались на ведущих международных и российских конференциях по теоретическим и экспериментальным исследованиям фотонных кристаллов и оптическому материаловедению для фотоники.

Апробация работы.

Основные результаты работы представлялись и обсуждались на 43 российских и международных конференциях (лично представлено 22 доклада): м/н конференция "Micro- and nanoelectrionics MNE (2001,2003,2009, Звенигород); OPTO-Ireland SPIE (2002,2005, Ирландия); 2nd European Symposium On Photonic Crystals (2003, Польша); 4ая Российская конференция "Кремний-2003" (2003, Санкт-Петербург); 5th Int. Conf. on Transparent Optical Networks ICTON (2003, Польша); NATO Advanced Research Workshop Summer School, Technishe Uni. (2003, Германия); 11th и 13th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology" (2003, 2005, Санкт-Петербург); Physics, Chemistry and Application of Nanostructures. Nanomeeting (2003, Минск); 6ая Российская конференция по физике полупроводников (2003, Санкт-Петербург); Conferences of the Europian Material Research Society E-MRS (2004, 2006, 2008, Франция); 3, 4, 5, 6, 7, 8 м/н конференции "Фундаментальные проблемы оптики ФПО" (2004, 2006, 2008, 2010, 2012, 2014, Санкт-Петербург); 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 м/н конференции "Porous semiconductors - Science and Technology PSST" (2002, 2004,2006, 2008, 2010, 2012, 2014, Испания); 2 м/н конференция «Surface Coatings and Nanostructured Materials, NanoSMat2007» (2007, Portugal); SPIE conference on Microelectronics, MEMS and Nanotechnology (2007, Австралия); SPIE Photonics Europe (2008,Франция, 2010(Бельгия); Международный форум по нанотехнологиям (2008, Москва); SPIE Europe Optical Metrology Conference (2009, Германия); Intel European Research and Innovation Conference (2007, 2009, 2010, Ирландия); XIII Международный Симпозиум "Нанофизика и Наноэлектроника" (2009, Н.Новгород); 14ая м/н

конференция «Оптика лазеров» (2010, Санкт-Петербург); X Intern. Conference on nanostructured materials NANO (2010, Италия); SPIE Photonics West (2011, 2012, США);

а также на семинарах в TCD Dublin University (Dublin, Ireland), Dublin Institute of Technology (Dublin, Ireland), Tyndall Institute at University College Cork (Cork, Ireland), в Институте общей физики им. А.П.Прохорова РАН, ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН, ГОИ им. С.И.Вавилова, СПб НИУ ИТМО, на конкурсе лучших работ ФТИ (2005, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 работ, из них 49 работ в ведущих рецензируемых научных журналах в области оптики, включенных в систему цитирования Web of Science: 35 статей, 1 глава в книге, 13 публикаций в Proceedings of SPIE.

Личный вклад автора. Формулировка цели и задач диссертационной работы, разработка физических моделей, все расчетно-теоретические задачи (включая разработку программ в среде MathCad), формирование комплекса методик исследований, анализ полученных расчетных и экспериментальных данных, а также обобщение представленных в работе результатов и написание диссертации были осуществлены автором лично. Оптимизация технологии изготовления структур проведена совместно с Е.В.Астровой, Л.С.Границыной и Ю.А.Жаровой; лично проведена разработка рисунков фотомасок и большинство экспериментов по жидкостному анизотропному травлению Si. Большая часть измерений оптических спектров и их обсуждение проведены совместно с Т.С.Перовой, Е.В.Астровой, А.В.Балдычевой, С.А.Грудинкиным и В.А.Мельниковым.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 200 ссылок, из них 59 ссылок на работы автора. Работа изложена на 275 страницах, содержит 127 рисунков и 5 таблиц.

В Главе I описываются методики расчета одномерных фотонных кристаллов, особое внимание уделено развитию метода расчета карт фотонных зон как эффективному методу исследования фотонных кристаллов в координатах «структура-свойства». Глава II посвящена экспериментальным аспектам работы: технологии микроструктурирования на Si и спектрофотометрической характеризации получаемых фотонных стуктур. Там же представлены исследования изменений в ФЗЗ при флуктуациях геометрических размеров компонентов 1ФК, а также выявлено влияние фокусировки пучка. В Главе III обсуждаются возможности расширения полос высокого отражения при составлении (соединении) фотонных кристаллов с различными параметрами, то есть с получением оптической гетероструктуры, приводятся экспериментальные спектры и анализируются полученные результаты. В Главе IV показано как с помощью дополнительной регулярной структуры, введенной в 1ФК, можно управлять его оптическим контрастом, а также выявлено подавление областей ФЗЗ и на их месте обнаружены области прозрачности, в пределах которых впервые в Si периодической структуре получены полосы высокого пропускания на экспериментальном спектре. В Главе V исследованы композитные ФК на основе структуры «Si-ЖК», в которых экспериментально подстраиваются края ФЗЗ, предсказанные путем исследования карты ФЗЗ и выбора оптимизированных конструкций 1ФК. В Главе VI исследованы резонаторы Фабри-Перо с одиночными дефектами в 1 ФК, а также классический резонатор Фабри-Перо, в котором получена существенная подстройка резонансных мод высоких порядков с помощью электрического поля, воздействующего на ЖК. В Главе VII предложены 1ФК с двумя (тремя) резонаторами Фабри-Перо, сформированными путем ввода ЖК в определенные периоды 1ФК, и продемонстрированы возможности создания связанных резонаторов с формированием дублетных и триплетных мод, тонко подстраиваемых в широком диапазоне ИК спектра. В Главе VIII демонстрируются

несколько элементов микрофотоники с учетом их интеграции в 81 чип и использования промышленной технологии изготовления. В Заключении представлены основные результаты и выводы по работе, в которых отмечается вклад, внесенный в оптику периодических сред и оптическое материаловедение для фотоники.

Глава I. Методы расчета оптических свойств одномерных

фотонных кристаллов

Введение

В работах [4,5] была выдвинута идея создания фотонных кристаллов -материалов, которые обладают фотонными запрещенными зонами (ФЗЗ). Она базировалось, на том, что в диэлектрике, путем модуляции показателя преломления (или диэлектрической проницаемости) можно создавать условия для полного отражения фотонов в любом направлении и для любой поляризации. ФК позволяют получить запрещённые зоны для энергий фотонов, аналогично полупроводникам, в которых существуют разрешённые и запрещённые зоны для энергий носителей заряда. В результате в энергетическом спектре собственных электромагнитных состояний ФК возникают диапазоны, в которых распространение света запрещено для любых направлений распространения излучения или для какого-либо определенного направления в кристаллической решетке. В случае 1ФК формируется ФЗЗ для одного выбранного направления в пространстве (рис. 1.1), для 2ФК - фотонные запрещенные зоны для двух направлений, а для ЗФК - фотонные запрещенные зоны для 3-х направлений, или полная ФЗЗ.

(ф. чм. -«к тж. ж.

■ я ■ I

'«■ ■ ■ I

1ФК 2ФК ЗФК

Рис.1.1 Схематичное изображение одномерного (1ФК), двумерного (2ФК) и трехмерного (ЗФК) фотонных кристаллов.

Фотонные кристаллы существуют в природе, но благодаря современным технологиям, к настоящему времени, искусственно созданы

все три типа. Эти ФК, в которых в качестве базового элемента использован кремний, представлены на рис. 1.2 и рис. 1.3. Например, осаждение нескольких пар слоев на поверхности подложки с альтернативными показателями преломления создает периодическую структуру, при этом направление распространения излучения через нее вертикально относительно плоскости подложки. На рис. 1.2а представлена разновидность такого 1ФК, который создан путем последовательного вытравливания пор в слоях 81 с различной пористостью (и различными эффективными показателями преломления). Другая технология для создания одномерной периодической структуры заключается в вытравливании линейных каналов в 81 (рис. 1.26), причем распространение излучения в получающейся структуре происходит параллельно плоскости подложки, что дает широкие возможности для последующей интеграции в оптических цепях на чипе в виде волноводов, отражателей, модуляторов, разветвителей и т.д.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Толмачев, Владимир Андреевич, 2015 год

Список литературы

[1]Soref R. The Past, Present, and Future of Silicon Photonics // IEEE J. Selected Topics in Quant. Electr. 2006. V. 12. № 6. P. 1678-1687.

[2] Soref R. Mid-infrared photonics in silicon and germanium // Nature Photonics. 2010. № 4. P. 495-497.

[3] Быков В.П. Спонтанное излучение в периодической структуре // ЖЭТФ. 1972. Т. 62. № 2. Р. 505-273.

[4] Yablonovitch Е. Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. No. 20. P.2059-2062.

[5] John S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices // Phys.Rev.Lett. 1987. V. 58. No.23. P.2486-2489.

[6] Joannopoulos J.D., Johnson S.G., Winn, R.D., Meade, R.D. Photonic Crystals. Molding the Flow of Light. 2-nd ed. Princeton: Princeton Univ. Press, 2008. 286 p.

[7] Southwell W.H. Omnidirectional mirror design with quarter-wave dielectric stacks // Appl.Opt. 1999. V. 38. No. 25. P. 5464-5467.

[8] Optical properties of photonic structures: interplay of order and disorder // eds. by M.F. Limonov and R.M. De La Rue. 2012. Suite FL, USA: Taylor & Francis Group, LLC, 509 p.

[9] Photonic Crystals. Advances in Design, Fabrication, and Characterization. Eds. Busch, К., Lölkes, S., Wehrspohn, R, Foil, H. Weinheim: Wiley-VCH, 2004. 354 p.

[10] Шабанов В.Ф., Ветров С.Я., Шабанов A.B. Оптика реальных фотонных кристаллов. Жидкокристаллические дефекты, неоднородности, Новосибирск: Издательство СО РАН, 2005, 209 с.

[11] Fink Y., Winn J.N., Shanhui F., Chiping С., Michel J., Joannopoulos J.D., Thomas E.L. // Science. 1998. V. 282. P. 1679-1680.

[12] Bruyant A., Lerondel G., Reece P. J., Gal M. All-silicon omnidirectional mirrors based on one-dimensional photonic crystals // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82.No.19. P. 3227-3232.

[13] Tolmachev V.A., Astrova E.V., Pilyugina Yu.A., Perova T.S., Moore R.A., Vij J.K. ID photonic crystal fabricated by wet etching of silicon // Opt. Mat. 2005. V. 28. No.5. P. 831-835.

[14] Leonard S., Mondia J., van Driel H., Toer O., John S., Busch К., Birner A., Gösele U., Lehmann V. Tunable two-dimensional photonic crystals using liquid-crystal infiltration // Phys. Rev. B. 2000. V.61. No.4. P. R2389-2392.

[15] Ye Jie-Yu, Mizeikis V., Xua Y., Matsuoa S., Misawaa H. Fabrication and optical characteristics of silicon-based two-dimensional photonic crystals with honeycomb lattice // Opt.Com. 2002. V. 211. P.205-213.

[16] Vlasov Y. A., Bo X-Z., Sturm J. C., Norris D. J. On-chip natural assembly of silicon photonic bandgap crystals // Nature. 2001. V. 414. P. 289-293.

[17] URL: www.sandia.gov

[18] Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. М: Мир, 1987. 616 с

[19] Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М: Наука,. 1973. 720 с.

[20] Аззам Р.М.А., Башара Н.М. Эллипсометрия и поляризованный свет. Амстердам: North Holland, 1977. 583 с.

[21] Dyakov Sergey A., Tolmachev Vladimir A., Astrova Ekaterina V., Tikhodeev Sergey G., Timoshenko Viktor Yu., Perova Tatiana S. Numerical methods for calculation of optical properties of layered structures // Proc. SPIE. 2010. V.7521. P. 75210G(1-10).

[22] Tolmachev V.A., Perova T.S., Berwick K. Design criteria and optical characteristics of one-dimensional photonic crystals based on periodically grooved silicon // Appl. Opt. 2003. V. 42. No .3. P. 5679-281.

[23] Marsal L.F., Trifonov Т., Rodriguez A., Pallares J., Alcubilla R. Larger absolute photonic band gap in two-dimensional air-silicon structures // Physica E. 2003. V. 16. No. 5. P. 580-585.

[24] Голубев В.Г., Дукин A.A., Медведев A.B., Певцов А.Б., Селькин А.В., Феоктистов Н.А. Микрорезонаторы Фабри-Перо на основе a-Si :H/a-SiOx:H с активным слоем из легированного эрбием гидрогенизированного аморфного кремния // Физ. и техн. полупров. 2001. Т. 35. № 10. Р.1266-1274.

[25] Handbook of Optical Constants of Solids, ed. Palik, E. D. NY: Academic Press, Inc., 1985. 804 p.

[26] Tolmachev V.A., Perova T.S., Ruttle J., Khokhlova E. Design of One-dimensional Photonic Crystals Using Combination of Band Diagrams and Photonic Gap Map Approaches // J.Appl.Phys. 2008. V. 104. No.5. P. 033536 (5).

[27] Толмачев B.A. Спектры отражения и области запрещенных фотонных зон одномерного фотонного кристалла на основе периодической структуры Si-воздух // Оптика и спектроскопия. 2004. Т. 97. № 2. С. 292296.

[28] Дьяков С. Исследование оптических свойств одномерных и двумерных полупроводниковых нано- и микроструктур.: Дисс. к.физ.-мат.наук, Москва. МГУ. 2012. 149 с.

[29] Sung-Hwa Kim and Chang Kwon Hwangbo. Design of omnidirectional high reflectors with quarter-wave dielectric stacks for optical telecommunication bands // Appl. Opt. 2002. V. 41. No. 16. P. 3187-3192.

[30] Lee H.-Y., Makino H., Yao T., Tanaka A. Si-based omnidirectional reflector and transmission filter optimized at a wavelength of 1.55 |im // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. No.7. P. 4502-4506.

[31] Chigrin D.N., Lavrinenko A.V., Yarotsky D.A., Gaponenko S.V. // All-dielectric one-dimensional periodic structures for total omnidirectional reflection and partial spontaneous emission control // J. Lightwave Technol. 1999. V. 17. No. 11. P. 2018-2024.

[32] Gerace D., Andreani L. Claudio. Gap maps and intrinsic diffraction losses in one-dimensional photonic crystal slabs // Phys. Rev.E. 2004. V. 69. No. 12. P. 056603 (1-9).

[33] Hogstrom H., Ribbinga C. G. Polaritonic and photonic gaps in Si02/Si and Si02/air periodic structures // Photonics and Nanostructures -Fundamentals and Applications. 2006. No. 2. P. 23-32.

[34] Barillaro G., Strambini L. M., Annovazzi-Lodi V., Merlo S. Optical Characterization of High-Order 1-D Silicon Photonic Crystals // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2009. V. 15. No. 5. P. 1359-1367.

[35] Perova T.S., Tolmachev V.A., Berwick K. Design of Composite and Multi-Component One-Dimensional Photonic Crystal Structures Based on Silicon // Chapter 11 in book «Nanostructured Semiconductors. From base to applications», Eds. P. Granitzer, K. Rumpf. 2014. Singapure: Pan Stanford Publishing Pte Ltd, P. 453-526.

URL: http://www.panstanford.com/books/9789814316903.html

[36] Berger M.G., Thonissen M., Arens-Fisher R., Miinder H., Liith H., Arntzen M., Theiss W. Investigation and design of optical properties of porosity superlattices // Thin Solid Films. 1995. V. 255. P.313-316.

[37] Pavesi L., Mulloni V. All porous silicon microcavities: drowth and physics // Journal of Luminescence. 1999. V. 80. P.43-52

[38] Barillaro G., Nannini A., Pieri F. Dimensional constraints on high aspect ratio silicon microstructures fabricated by HF photoelectrochemical etching // J. Electrochem. Soc. 2002. V. 149. No.3. C. 180-C185.

[39] Wu B., Kumar A., Pamarthy S. High aspect ratio silicon etch: A review // J.Appl.Phys. 2010. V.IO8.N0. P. 051101(1-20)

[40] Kendall D.L. Vertical etching of silicon at very high aspect rations // Ann.Rev.Mater.Sci. 1979. V. 9. P.373-403.

[41] Uenishit Y., Tsugait M., Mehregany M. Micro-opto-mechanical devices fabricated by anisotropic etching of (110)silicon // J. Micromech. Microeng. 1995. No. 5. P. 305-312.

[42] Толмачев B.A., Границына JI.C., Власова E.H., Волчек Б.З, Нащекин А.В., Ременюк А.Д., Астрова Е.В. Одномерный фотонный кристалл, полученный с помощью вертикального анизотропного травления // ФТП. 2002. Т. 36. № 8. С. 996-1000.

[43] Tolmachev V. A., Baldycheva А. V., Berwick К., Perova Т. S. Influence of fluctuations of the geometrical parameters on the photonic band gaps in one-dimensional photonic crystals // Progress In Electromagnetic Research. 2012. V. 126. No. P. 285-302.

[44] Астрова E.B., Perova T.S., Толмачев B.A., Ременюк А.Д., Vij J., Moore R.A. Двулучепреломление ИК света в искусственном кристалле, полученном с помощью анизотропного травления кремния // ФТП. 2003. V. 37. N4. С. 417-421

[45] Rowson S., Chelnokov A., Cuisin С., Lourtioz J.-M. Two- dimensional photonic bandgap reflectors for free-propagating beams in the mid-infrared // J. Opt. A: Pure Appl. Opt.1999. V. 1. No. P. 483-489.

[46] Barillaro G., Diligenti A., Benedetti M., Merlo S. Silicon micromachined periodic structures for optical applications at A,=T.55 jim // Appl.Phys. Lett. 2006. V. 89. No. 15. P. 151110(1-3).

[47] Tolmachev V. A., Berwick K., Perova T. S. The influence of light beam convergence on the stop-bands of a one-dimensional photonic crystal // Progress In Electromagnetic Research. 2013. V. 140. P. 353-359.

[48] Толмачев В.А. Определение толщины толстых прозрачных пленок с помощью метода многоугловой эллипсометрии // Оптический журнал.

2002. Т. 69. № 1.С. 73-76.

[49] Толмачев В.А., Астрова Е.В., Границына JI.C., Ременюк А.Д., Власова Е.Н., Волчек Б.З. Конструирование, изготовление и спектры отражения одномерных фотонных кристаллов, полученных с помощью вертикального анизотропного травления кремния // Оптический журнал.

2003. Т.70. №2. С. 69-73.

[50] Гук Е.Г., Ткаченко А.Г., Токранова Н.А., Границына JI.C., Астрова Е.В., Подласкин Б.Г., Нащекин А.В., Шульпина И.Л., Рутковский С.В. Кремниевые структуры с диэлектрической изоляцией, полученные

вертикальным анизотропным травлением // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. №2. С. 64-71.

[51] Гайнутдинов И.С., Несмелое Е.А., Сабиров Р.С., Мустаев P.M., Абзалова Г.И., Михайлов А.В. Влияние флуктуаций оптической толщины слоев на характеристики просветляющих интерференционных покрытий // Оптический журнал. 2004. Т. 71. № 1. С. 62-67.

[52] Fan S., Villeneuve P. R., Joannopoulos J. D. Theoretical investigation of fabrication-related disorder on the properties of photonic crystals // J. Appl. Phys. 1995. V. 78. No. 3. P.1415-1418.

[53] Maskaly Karlene Rosera, Maskaly Garry R., Carter W. Craig, Maxwell James L. Diminished normal reflectivity of one-dimensional photonic crystals due to dielectric interfacial roughness // Opt. Lett. 2004. V. 29. No. 23. P. 2791-2793.

[54] Glushko O., Meisels R, Kuchar F, Danzer R. Numerical and experimental investigations of surface roughness in ID photonic Crystals // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. V. 20. No. P. 454220 (1-7).

[55] Jaksic Z., Maksimovic M., Jaksic O., Vasiljevic-Radovic D., Djuric Z., Vujanic A. Fabrication-induced disorder in structures for nanophotonics // Microelectronic Engineering. 2006. V. 83. No. 4-9. P. 1792-1797.

[56] McGurn A. R., Christensen К. Т., Mueller F. M., Maradudin A. A. Anderson localization in one-dimensional randomly disordered systems that are periodic on average // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. No. 20. P. 1312013125.

[57] Kaliteevski M. A., Manzan'ares Martinez J., Cassagne D., Albert J. P. Disorder-induced modification of the attenuation of light in a two-dimensional photonic crystal with complete band gap // Physica Status Solidi A. 2003. V. 195. No. P. 612-617.

[58] Калитеевский M. А., Николаев B.B., Abram R. А. Статистика собственных состояний и оптические свойства одномерных разупорядоченных фотонных кристаллов // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. №. 10. С. 1871-1880.

[59] Gruuning U., Lehmann V., Ottow S., Busch К. Macroporous silicon with a complete two-dimensional photonic band gap centered at 5 цт / Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68. No. 6. P. 747-749.

[60] Rowson S., Chelnokov A., Lourtioz J.-M., Carcenac F. Reflection and transmission characterization of a hexagonal photonic crystal in the mid infrared // J. App. Phys. 1998. V. 83. No. 10. P. 5061-5064.

[61] Rowson S., Chelnokov A., Lourtioz J.-M. Two-Dimensional Photonic Crystals in Macroporous Silicon: From Mid-Infrared (10 (j,m) to Telecommunication Wavelengths (1.3-1.5 jim) // J. Lightwave Techn. 1989. V. 17. No. 11. P. 1989-1999.

[62] Schilling J., Birner A., Muller F., Wehrspohn R.B., Hillebrand R., Gosele U. Busch , John S., Leonard S.W., van Driel H.M. Optical characterisation of 2D macroporous silicon photonic crystals with bandgaps around 3.5 and 1.3 jam // Optical Materials. 2001. V. 17. P. 7-10.

[63] Weiss S. M., Fauchet P. M. Electrically tunable porous silicon active mirrors // Phys. stat. sol. (a). 2003. V. 197. No. 2. P. 556-560.

[64] Nguyen Hong C., Domachuk Peter, Eggleton Benjamin J., Steel Michael J. Straub Martin, Gu Min, Sumetsky M. New slant on photonic crystal fibers // Optics Express. 2004. V. 12. No. 8. P. 1528-1539.

[65] Haurylaua M., Anderson S. P., Marshall K. L., Fauchet P. M. Electrical modulation of silicon-based two-dimensional photonic bandgap structures // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. P. 061103(1-3).

[66] Tolmachev V. A., Perova T. S., Astrova E. V., Volchek B. Z., Vij J. K. Vertically etched silicon as ID photonic crystal // Phys. stat. solidi (a). 2003. V. 197. No. 2. P. 544-549.

[67] Tolmachev V., Perova T., Vij J., Astrova E., Berwick K., Moore A. FTIR and Raman investigation of vertically etched silicon as ID photonic crystal // Proc. SPIE. 2003. V. 4876. P. 196-205.

[68] Yi Y., Bermel P., Wada K., Duan X., Joannopoulos J. D. and Kimerling L. C. Tunable multichannel optical filter based on silicon photonic band gap materials actuation // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. No. 22. P. 4112-4114.

[69] Marsal L.F., Trifonov T., Rodriguez A., Pallares J., Alcubilla R. Larger absolute photonic band gap in two-dimensional air-silicon structures // Physica E. 2003. V. 16. P. 580-585.

[70] Zhang D., Hu W., Zhang Y., Li Z., Cheng B., Yang G. Experimental verification of light localization for disordered multilayers in the visible-infrared spectrum // Phys.Rev. B. 1994. V. 50. No.14. P. 9810-9814.

[71] Zhang D., Li Z., Hu W., Cheng B. Broadband optical reflector—an application of light localization in one dimension // Appl.Phys.Lett. 1995. V. 67.No.17. P. 2431-2432.

[72] Li H., Cheng H., Qiu X. Band-gap extension of disordered ID binary photonic crystals // Physica B. 2000. V. 279. P. 164-167.

[73] Wang X., Hu X., Li Y., Jia W., Xu C., Liu X., and Zi J. Enlagment of omnidirectional total reflection frequency range in one-dimensional photonic

crystals by using photonic heterostructures // Appl. Phys. Lett. 2002. V.80. No. 23. P. 4291-4293.

[74] Tolmachev V.A., Perova T.S., Pilyugina J., Moore R.A. Experimental evidence of photonic band gap extension for disordered ID photonic crystals based on Si // Optics Communications. 2006. V. 259. No. 1. P. 104-106.

[75] Tolmachev V. A., Perova T. S., Moore R. A. Method of construction of composite one-dimensional photonic crystal with extended photonic band gaps // Opt. Exp. 2005. V. 13. No. 21. P. 8433-8441.

[76] Толмачев B.A., Перова T.C. Расширение фотонных запрещенных зон в одномерных фотонных кристаллах. Оптика и спектроскопия // 2006. T.lOl.No. 5. С.851-856.

[77] Tolmachev У.А.Л Perova T.S., Berwick К. Design of Id composite photonic crystals with an extended photonic band gap // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. No. 3. P. 033507(1-7).

[78] Толмачев B.A, Жарова Ю.А., Дьяков C.A., Перова T.C. Оптические спектры составных фотонных кристаллов (оптических гетероструктур) на основе микроструктурированного кремния. Сб.трудов 8-ой м/н конференции «Фундаментальные проблемы оптики-2014». 2014. С. 417-418.

[79] Epstein L. I. Improvements in heat-reflecting filters // JOS A. 1955. V. 45. No. 5. P. 360-362.

[80] Thelen A. Multilayer filters with wide transmittance bands, II // JOSA. 1973. У. 63. No. 11. P. 65-68.

[81] В. Ю. Первак, Ю.А. Первак. Подавление полос высокого отражения 5-,6- и 7-го порядков в широкополосных интерференционных фильтрах // Журнал прикладной спектроскопии. 2003. Т. 70. № 5. С. 617-621.

[82] Yi, Zhang and Qi, W. Properties of photonic bandgap in one-dimensional multicomponent photonic crystal // Optoelectronics Lett. 2006. V. 2. No. 1. P. 0044-0047.

[83] Glushko A., Karachevtseva L. PBG properties of three-component 2D photonic crystals // Photon. Nanostruct. Fundamentals and Applications 2006. V. 4. P. 141-145.

[84] Rybin, М.У., Baryshev, A.V., Khanikaev, A.B., Inoue, M., Samusev, K.B., Sel'kin, A.V., Yushin, G. and Limonov, M.F. Selective manipulation of stop-bands in multi-component photonic crystals: Opals as an example // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P.205106(l-15).

[85] Barillaro, G., Merlo, S. and .Strambini, L.M. Bandgap Tuning of Silicon Micromachined 1-D Photonic Crystals by Thermal Oxidation // IEEE J. of Select. Top. in Quant. Electron. 2008. V.14. No. 4. P. 1074-1081.

[86] Tolmachev V.A., Baldycheva A.V., Krutkova E.Yu., Perova T.S., Berwick K. Optical characteristics of a one-dimensional photonic crystal with an additional regular layer // Proc. SPIE. 2009. V. 7390. P. 739017 (110).

[87] Tolmachev V.A., Baldycheva A.V., Dyakov S.A., Berwick K., Perova T.S. Optical contrast tuning in three-component ID Photonic Crystals // IEEE Journal of Lightwave Technology. 2010. V. 28, № 10. P. 1521-1529.

[88] Baldycheva A.V., Tolmachev V.A., Perova T.S., Berwick K. Design of three-component one-dimensional photonic crystals for alteration of optical contrast and omni-directional reflection // Proc. SPIE. 2010. V.7713. P. 7713-71(1-11).

[89] Perova Tatiana S., Tolmachev Vladimir A., Baldycheva Anna. Design of three-component one-dimensional photonic crystals with tuning of optical contrast and regions of transparency // PSS ( c ). 2011. V. 8. No. 6. P. 1961-1965.

[90] Baldycheva A., Perova T., and Tolmachev V. Formation of infrared regions of transparency in one-dimensional silicon photonic crystals // IEEE Photonics Technology Letters. 2011. V. 23. No. 4. P. 2000-2002.

[91] Baldycheva A., Tolmachev V.A., Perova T.S., Zharova Yu.A., Astrova E.V., Berwick K. Silicon photonic crystal filter with ultra-wide pass-band characteristics // Opt. Lett. 2011. V.36. No. 10. P. 1854-1856.

[92] Baldycheva A., Tolmachev V.A., Perova T.S., Berwick K., Zharova Yu.A., Astrova E.V. Design, fabrication and optical characterization of multi-component photonic crystals for integrated silicon microphotonics // Proc. SPIE. 2011. V. 7943. P. 79430F(1-11).

[93] Astrova E.V., Tolmachev V.A., Fedulova G.V., Melnikov V.A., Ankudinov A.V., Perova T.S. Optical properties of one-dimensional photonic crystals fabricated by photo-electrochemical etching of silicon // Appl. Phys. (a). 2010. V. 98 P. 571-581.

[94] Chigrin D.N., Lavrinenko A.V., Yarotsky D.A., Gaponenko S.V. Observation of total omnidirectional reflection from a one-dimensional dielectric lattice // Appl.Phys. A. 1999. V. 68. P. 25-28.

[95] Russell P. St. J., Tredwell S., Roberts P.J. Full photonic bandgaps and spontaneous emission control in ID multilayer dielectric structures // Opt. Commun. 1999. V. 160. No. 1-3. P. 66-71.

[96] Yi Yasha, Akiyama Shoji, Bermel Peter, Duan Xiaoman, Kimerling L. C. On-chip Si-based Bragg cladding waveguide with high index contrast bilayers // Optics Express. 2004. V. 12. No. 20 P. 4775-4780.

[97] Shih-Shou Lo, Wang Mou-Sian, Chen Chii-Chang. Semiconductor hollow optical waveguides formed by omni-directional reflectors // Optics Express. 2004. V. 12. No. 26. P. 6589-6593.

[98] Xu Yong, Liang Wei, Yariv Amnon, Fleming James G., Lin Shawn-Yu. Modal analysis of Bragg onion resonators // Optics letters. 2004. V. 29. No. 5. P. 424-426.

[99] Швец В.А., Спесивцев E.B., Рыхлицкий С.В., Михайлов Н.Н. Эллипсометрия - прецизионный метод контроля тонкопленочных структур с субнанометровым разрешением // Российские нанотехнологии. 2009. № 3-4. С. 201-214.

[100] Астрова Е.В., Воронков В.Б., Ременюк А.Д., Толмачев В.А., Шуман В.Б. Изменение параметров тонких пленок пористого кремния в результате окисления. Эллипсометрические исследования//ФТП. 1999. Т. 33. No. 10. Р.1264-1270.

[101] Jalali Bahram, Fathpour Sasan. Silicon Photonics // J. of Lightwave Techn. 2006. V. 24. No. 12. P. 4600-4615.

[102] Leonard S. W. van Driel H. M., Schilling J., Wehrspohn R. B. Ultrafast band-edge tuning of a two-dimensional silicon photonic crystal via free-carrier injection // PRB. 2002. V. 66. No. 16. P. 161102R(l-3).

[103] Yun S-S. Lee J.-H. A micromachined in-plane tunable optical filter using the thermo-optic effect of crystalline silicon // J. Micromech. Microeng. 2003. V.13.P. 721-725.

[104] Блинов Jl.M. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М: Наука, 1978. 384 с.

[105] Капустин А.П.. Экспериментальные исследования жидких кристаллов. М., Наука, 1978, 368 с.

[106] Busch К., John S. Liquid-Crystal Photonic-Band-Gap Materials: The Tunable Electromagnetic Vacuum // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. No. 5. P. 967-970.

[107] Ozaki R., Matsui Т., Ozaki M., Yoshino K. Electrically color-tunable defect mode lasing in one-dimensional photonic-band-gap system containing liquid crystal // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. No. 21. P. 3593-3595.

[108] Yoshino K., Shimoda Y., Kawagishi Y., Nakayama K., Ozaki ML, Temperature tuning of the stop band in transmission spectra of liquid-crystal

infiltrated synthetic opal as tunable photonic crystal // Appl. Phys. Lett. 1999 V. 75. No. 7. P. 932-934.

[109] Pucker G., Mezzetti A., Crivellari M., Belluti P., Lui A., Daldosso N., Pavesi L. Silicon-based near-infrared tunable filters filled with positive or negative dielectric anisotropic liquid crystals // J. Appl. Phys. 2004. V. 95. No. P. 767-769.

[110] Weiss S.M. Fauchet P.M. Thermal tuning of silicon-based one-dimensional photonic band gap structures // Phys. Stat. Sol. (c). 2005. V. 2. No. 9. P. 3278-3282.

[111] Donisi Domenico, Bellini Bob, Beccherelli Romeo, Asquini Rita, Gilardi Giovanni, Trotta Marco, d'Alessandro Antonio A. Switchable Liquid-Crystal Optical Channel Waveguide on Silicon // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2010. V. 46. No. 5. P. 762-768.

[112] Толмачев В.А. Перестройка запрещенных фотонных зон и спектров отражения одномерного фотонного кристалла на основе кремния и жидкого кристалла // Оптика и спектроскопия. 2005. Т. 99. .№ 5. С. 799803.

[113] Tolmachev V.A., Perova T.S., Astrova E.V., Pilyugina J.A., Moore R.A. Optical characteristics of ordinary and tunable Id si photonic crystals in the mid-infrared range // Proc. SPIE. 2005. V. 5825. P. 85-94.

[114] Tolmachev V.A., Astrova E.V., Perova T.S., Zharova J.A., Grudinkin S.A., Melnikov V.A. Electro-tunable in-plane one-dimensional photonic structure based on silicon and liquid crystal // App. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 011908(1-3).

[115] Жарова Ю.А., Федулова Г.В., Астрова E.B., Балдычева А.В., Толмачев В.А., Перова Т.С. Технология получения гетеропереходов в решетке двумерного фотонного кристалла на основе макропористого кремния // ФТП. 2011. Т. 45. No. 8. С. 1136-1143.

[116] Tolmachev V., Astrova Е., Perova Т. ID photonic crystals based on periodically grooved Si // Proc. SPIE. 2004. V. 5401 P.192-199.

[117] Tolmachev V., Astrova E., Perova Т., Pilyugina Ju., Moore A.R. Design and fabrication of the periodical structures based on grooved Si for middle infrared microphotonics // Phys. Stat. Sol. (c). 2005. V. 2. No. 9. P. 3288 -3292.

[118] Perova T.S., Tolmachev V.A., Astrova E.V., Zharova Ju., O'Neill S.M. Tunable one-dimensional photonic crystal structures based on grooved Si infiltrated with liquid crystal E7 // Phys. Stat. Sol. (c). 2007. V. 24. No. 6. P. 1961-1965.

[119] Remenyuk A.D., Astrova E. V., Vitman R. F., Perova T. S., Tolmachev V. A. Alignment of liquid crystal E7 in composite photonic crystals based on single crystal silicon // Proc. SPIE. 2005. V. 5825. P. 400-407

[120] Ременюк А.Д., Астрова E.B., Витман P.O., Perova T.S., Толмачев В.A., Vij J.K. Исследование ориентации жидкокристаллической смеси Е7 в композитных фотонных кристаллах на основе монокристаллического кремния // ФТТ. 2006. Т. 48. № 2. С. 361-367.

[121] Tolmachev V.A., Astrova Е. V., Pilyugina J. A., Perova Т. S., Moore R. A. Tunable ID photonic crystal structure based on grooved Si infiltrated with liquid crystal E7 // International Journal of Nanoscience. 2007. V. 6. No. 5. P. 333-337.

[122] Толмачев В.А., Астрова E.B., Ременюк А.Д., Пилюгина Ю.А., Перова Т.С., Moore R.A. Оптические характеристки одномерных фотонных кристаллов на основе кремния в среднем ИК диапазоне спектра // Известия РАН. сер. Физическая. 2005. Т. 69. № 8. С. 1108-1110.

[123] Astrova E.V., Tolmachev V.A., Zharova Yu.A., Fedulova G.V., Baldycheva A.V., Perova T.S. Silicon periodic structures and their liquid crystal composites // Solid State Phenomena. 2009. V. 156-158. P. 547-554.

[124] Астрова E.B., Перова Т.С., Грудинкин С.А., Толмачев В.А., Пилюгина Ю.А., Воронков В.Б., Vij J.K. Исследование ориентации молекул жидкого кристалла Е7 в композитах на основе щелевого кремния поляризационными методами инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния света // ФТП. 2005. Т. 39. N 7. С. 793-801.

[125] Tolmachev V.A., Grudinkin S.A., Zharova J.A., Melnikov V.A., Astrova E.V., Perova T.S. Electro-tuning of the photonic band gap in SOI-based structures infiltrated with liquid crystal // Proc. SPIE. 2008. V.6996. P. 69961Z (1-9).

[126] Perova T.S., Tolmachev V.A., Astrova E.V. Tunable photonic structures based on silicon and liquid crystals // Proc. SPIE. 2008. V. 6801. P. 68010W(1-15).

[127] Data Sheet Licristal® E7, Merck KGaA, Germany, 2001.

[128] Khoo, L. C. The Infrared Optical Nonlinearities of Nematic Liquid Crystals and Novel Two-wave Mixing Processes // J. Mod. Opt. 1990. V. 37. No. 11. P. 1801-1813.

[129] Mertens, Roder Т., Schweins R., Huber K., Kitzerowa H-S. Shift of the photonic band gap in two photonic crystal-liquid crystal composites // Appl. Phys.Lett. 2002. V. 80. No. 11. P. 1885-1887.

[130] Schuller Ch., Klopf F., Reitmaier J. P., Kamp M., Forchel A. Tunable photonic crystals fabricated in III-V semiconductor slab waveguides using

infiltrated liquid crystals // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. No. 17. P. 27672769.

[131] Larsen Т., Bjarklev A., Hermann D. S., Broeng J. Optical devices based on liquid crystal photonic bandgap fibres // Optics Express. 2003. V. 11. No. 20. P. 2589-2596.

[132] Miroshnichenko Andrey E., Pinkevych Igor, Kivshar Yuri S. Tunable all-optical switching in periodic structures with liquid-crystal defects // Optics Express. 2006. V. 14. No. 7. P. 2839-2844.

[133] Schuller Ch., Reitmaier J. P., Zimmermann J., Kamp M., Forchel A., Anand S. Polarisation-dependent optical properties of planar photonic crystals infiltrated with liquid crystals // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. No. 12. P. 121105.

[134] Kahn F.J., Taylor G.N., Schonhorn H. Surface-produced alignment of liquid crystals // Proc.IEEE. 1973. V. 61. No. 7. P. 823 - 828.

[135] Лукьянченко E.C., Козунов В.А., Григос В.И. Ориентация нематических жидких кристаллов // Успехи химии. 1985. Т. LIV6. No. 2. Р. 214- 238.

[136] Desmet Н., Neyts К., Baets R. Liquid Crystal Orientation on Patterns Etched in Silicon-on-Insulator//Proc. SPIE. 2006. V. 6183. P. 61831Z(l-8).

[137] Beccherelli R., Bellini В., Zografopoulos D., Kriezis E. Tunable one-dimensional photonic crystal slabs // Proc. SPIE. 2007. V. 6593. P. 659314 (1-12).

[138] Nakamura M., Ura M. Alignment of nematic liquid crystals on ruled grating surfaces //JAP. 2001. V. 52. No. 1. P.210-218.

[139] Wu S., Efron U., Hess L. V. D. Infrared birefringence of liquid crystals // App. Phys. Lett. 1984. V. 44. No. 11. P. 1033-1035.

[140] Meng Q.-B., Fu C.-H., Hayami S., Gu Z.-Z., Sato O., Fujishima A. Effects of external electric field upon the photonic band structure in synthetic opal infiltrated with liquid crystal // J. Appl. Phys. 2001. V. 89. No. 10. P. 5794-5796.

[141] Kang D., Maclennan J.E., Clark N.A., Zakhidov A.A., Baugman R.H. Electro-optic behaviour of liquid-crystal-filled silica opal photonic crystals: effect of liquid-crystal alignment // Phys.Rev.Lett. 2001. V. 86. No. 18 P. 4052-4055.

[142] Shimoda Y., Ozaki M., Yoshino K. Electric field tuning of a stop band in a reflection spectrum of synthetic opal infiltrated with nematic liquid crystal // App. Phys. Lett. 2001. V. 79. No. 22. P. 3627-3629.

[143] Graugnard E., King J. S., Jain S., Summers C. J., Zhang-Williams Y., Khoo I. C. Electric-field tuning of the Bragg peak in large-pore ТЮ2 inverse shell opals // Phys. Rev. 2005. V. В 72, P. 233105(1-4).

[144] Scolari L., Alkeskjold T. Tanggaard, Riishede J., Bjarklev A., Hermann D.S., Nielsen Anawati Martin Dybendal, Bassi Paolo. Continuously tunable devices based on electrical control of dual-frequency liquid crystal filled photonic bandgap fibers // Optics Express. 2005. V. 13. No. 19. P. 74837496.

[145] Riboli F., Daldosso N., Pucker G., Lui A., Pavesi L. Design of an Integrated Optical Switch Based on Liquid Crystal Infiltration // IEEE J. Quantum Electronics. 2005. V. 41. No. 9. P. 1197-1202.

[146] Roche Aidan E. , Title Alan M. Tilt Tunable Ultra Narrow-Band Filters for High Resolution Infrared Photometry//Appl. Opt. 1975. V. 14. No. 3. P. 765-770.

[147] Miller P.J. Tunable narrowband birefringent filters for astronomical imaging // Proc. SPIE. 1990. V. 1235. P. 466-473.

[148] Прохоров A.M. О молекулярном усилителе и генераторе на субмиллиметровых волнах // ЖЭТФ. 1958. Т. 34. No. 6. Р. 1658-1659.

[149] Vahala Kerry J. Optical microcavities // Nature. 2003. V. 424. No. 14. P. 839-846.

[150] Krauss Thomas F., Vogele Brigitte, Stanley Colin R., De La Rue Richard M. Waveguide Microcavity Based on Photonic Microstructures // IEEE Phot.Tech.Lett. 1997. V. 9. No. 2. P. 176-178.

[151] Barrios C. Angulo, Almeida V. R., Panepucci R. R., Schmidt B. S., Lipson M. Compact Silicon Tunable Fabry-Perot Resonator With Low Power Consumption // IEEE Photonics Technology Letters. 2004. V. 16. No. 2. P. 506-508.

[152] Gerace D., Galli M., Bajoni D., Guizzetti G., Andreani L. C., Pucker G., Cabrini S., Businaro L., Di Fabrizio E. Wide-band transmittance of one-dimensional photonic crystals carved in Si3N4 /Si02 channel waveguides // App. Phys. Lett. 2005. V. 87. P.211116(1-3).

[153] Hosomi Kazuhiko, Fukamachi Toshihiko, Yamada Hiroji, Katsuyama Toshio, Arakawa Yasuhiko. Optical characteristics of one-dimensional photonic crystals composed of high-aspect-ratio Si walls fabricated on V-grooved wafer // Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications. 2006. V. 4. P. 30-34.

[154] Cabrini S., Businaro L., Prasciolu M., Carpentiro A., Gerace D., Galli M., Andreani L.C., Riboli F., Pavesi L., Di Fabrizio E. Focused ion beam

fabrication of one-dimensional photonic crystals on Si3N4/Si02 channel waveguides // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2006. V. 8. P. S550-S553.

[155] Velha P., Picard E., Charvolin T., Hadji E., Rodier J. C., Lalanne P., Peyrade D. Ultra-High Q/V Fabry-Perot microcavity on SOI substrate // Opt. Exp. 2007. V. 15. No. 24. P. 16090-16096.

[156] Lipson, A., Yeatman, E. M. A 1-D Photonic Band Gap Tunable Optical Filter in (110) Silicon // J. of Microelectromechanical Systems 2007. V. 16. No. 3.P. 521-527.

[157] Roche Aidan E., Alan M. Title/ Tilt Tunable Ultra Narrow-Band Filters for High Resolution Infrared Photometry // Appl. Opt. 1975. V. 14. No. 3. P. 765-770.

[158] Gunning William. Double-cavity electrooptic Fabry-Perot tunable filter. //Appl. Opt. 1982. V. 21. No. 17. P. 3129-3131.

[159] Vlasov Yurii A., O'Boyle Martin, Hamann Hendrik F., McNab Sharee J. Active control of slow light on a chip with photonic crystal waveguides // Nature Letters. 2005. V. 438. P. 65-69.

[160] Bermel Peter, Lidorikis Elefiterios, Fink Yoel, Joannopoulos John D. Active materials embedded in photonic crystals and coupled to electromagnetic radiation // Phys. Rev. B. 2006 V. 73. P. 165125(1-8).

[161] Domash Lawrence H., Ma Eugene, Nemchuk Nikolay, Payne Adam, Wu Ming. Tunable thin-film filters based on thermo-optic semiconductor films // Proc. SPIE. 2002. V. 4833. P. 685-695.

[162] Wu Shin-Tson. Design of a liquid crystal based tunable electrooptic filter // Appl. Opt. 1989. V. 28. No. 1. P. 49-52.

[163] Wu Shin-Tson. Dual field effect on liquid-crystal molecular relaxation // J.Appl.Phys. 1985. V. 58. No. 3. P.1419-1422.

[164] Patel J. S., Saifi M. A., Berreman D. W., Lin Chinlon, Andreadakis N. Electrically tunable optical filter for infrared wavelength using liquid crystals in a Fabry-Perot etalon // Appl. Phys. Lett. 1990. V. 57. P. 1718-1720.

[165] Hirabayashi Katsuhiko, Tsuda Hiroyuki, Kurokawa Takashi. NarrowBand Tunable Wavelength-Selective Filters of Fabry-Perot Interferometers with a Liquid Crystal Intracavity // IEEE Phot. Tech. Lett. 1991. V. 3. No. 3. P. 213-215.

[166] Weiss S.M., Fauchet P.M. Electrically tunable porous silicon active mirrors // phys. stat. sol. (a) 2003 V. 197. P. 556-560.

[167] Jewell S A, Hendry E, Isaac T. H., Sambles J. R. Tuneable Fabry-Perot etalon for terahertz radiation // New Journal of Physics. 2008. V. 10. P. 33012 (1-6).

[168] Zheng Zhenrong, Yang Guowei, Li Haifeng, Liu Xu. Three-stage Fabry-Perot liquid crystal tunable filter with extended spectral range // Optics Express. 2011. V. 19. No. 3. P. 2158-2164.

[169] Acharya Bharat R., Baldwin K. W., MacHarrie R. A., Rogers John A., Huang C. C., Pindak R. In-fiber nematic liquid crystal optical modulator based on in-plane switching with microsecond response time // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. No. 27. P. 5243-5245.

[170] Maune Brett, Lawson Rhys, Gunn Cary, Scherer Axel, Dalton Larry. Electrically tunable ring resonators incorporating nematic liquid crystals as cladding layers // Appl. Phys. Letts. 2003. V. 83. No. 23. P. 4689-4691.

[171] Maune B., LonÉar M., Witzens J., Hochberg M., Baehr-Jones T., Psaltis D., Scherer A., Qiu Yueming. Liquid-crystal electric tuning of a photonic crystal laser // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. No. 3. P. 360-362.

[172] Riboli F., Daldosso N., Melchiorri M., Pucker G., Kompocholis C., Lui A., Pavesi L. Integrated optical microcavity infiltrated by liquid crystals for CWDM applications // Optical and Quantum Electronics. 2006. V. 38. P. 249-255.

[173] De Cort , Beeckman Jeroen, James Richard, Anibal Fernández F., Baets Roel, Neyts Kristiaan. Tuning of silicon-on-insulator ring resonators with liquid crystal cladding using the longitudinal field component // Optics Letters. 2009. V. 34. No. 13. P. 2054-2056.

[174] Anderson S. P., Haurylau M., Zhang J., Fauchet P. M. Hybrid Photonic Crystal Microcavity Switches on SOI // Proc. SPIE. 2007. V. 6477. P. 647712(1-8).

[175] Tolmachev V., Perova T., Krutkova E., Khokhlova E. Elaboration of the gap map method for the design and analysis of one-dimensional photonic crystal structures // Phys. E. 2009. V. 41. P. 1122-1126.

[176] Tolmachev V., Perova T, Baldycheva A. Transformation of one-dimensional silicon photonic crystal into Fabry-Pérot resonator // Proc. SPIE 2011. V. 7943. P. 79430E(l-9).

[177] Tolmachev V.A., Perova T.S., Astrova E.V. Thermo-tunable defect mode in one dimensional photonic structure based on grooved silicon and liquid crystal // Phys. Stat. Sol. Rapid Research Letters. 2008. V. 2. No. 3. P. 114116.

[178] Tolmachev Vladimir A., Melnikov Vasily A., Baldycheva Anna V., Perova Tatiana S., Fedulova Galina I. Design, fabrication and optical characterization of Fabry-Pérot tunable resonator based on microstructured Si and liquid crystal // Proc. SPIE. 2010. V. 7713. P. 7713-20(1-12).

[179] Tolmachev V. A., Melnikov V. A., Baldycheva A. V., Berwick K., Perova T. S. Electrically tunable Fabry-Perot resonator based on microstructured Si containing liquid crystal // Progress In Electromagnetic Research. 2012. V. 122. P. 293-309.

[180] Shabtay Gal, Eidinger Eran, Zalevsky Zeev, Mendlovic David, Marom Emanuel. Tunable birefringent filters - optimal iterative design // Opt. Exp. 2002. V. 10. No. 26. C. 1534-1541.

[181] Peter J. Miller, Clifford C. Hoyt. Multispectral imaging with a liquid crystal tunable filter// Proc. SPIE. 1995. V. 2345. P. 354-365.

[182] Aharon Ofir, Abdulhalim I. Tunable optical filter having a large dynamic range // Optics Letters. 2009. V. 34. No. 14. P. 2114-2116.

[183] O'Brien D., Settle M.D., Karle Т., Michaeli A., Salib, Krauss T.F. Coupled photonic crystal heterostructure nanocavities // Opt. Express. 2007. V. 15. No. 3. P. 1228-1233.

[184] Cos J., Ferre-Borrull J., Pallares J., Marsal L.F. Tunable Fabry-Perot filter based on one-dimensional photonic crystals with liquid crystal components // Optics Communications. 2009. V. 282. P. 1220-1225.

[185] Калитеевский M.A. Оптические свойства системы двух связанных вертикальных микрорезонаторов // Журн.техн.физ. 1998. V. 68. No. 5. Р. 94-97.

[186] Толмачев В.А., Балдычева А.В., Перова Т.С. Связанные микрорезонаторные структуры. Сб. трудов VII международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики - 2012» Санкт -Петербург, Россия, СПб НИУ ИТМОД5 октября - 19 октября 2012 г., С. 340-341.

[187] Baldycheva Anna, Tolmachev Vladimir A., Perova Tatiana S. Fine tunable multy-cavity Si photonic crystal filter // Proc. SPIE. 2012. V. 8431. P. 843ЮЩ1-13).

[188] Baldycheva A., Tolmachev V., Berwick K., Perova T. Multi-channel Si-liquid crystal filter with fine tuning capability of individual channels for compensation of fabrication tolerances // Nanoscale Research Letters. 2012. No. 7. P. 387(1-7).

[189] Толмачев В.А., Балдычева A.B., Дьяков С.А., Перова Т.С. Связанные композитные Фабри-Перо резонаторы с подстройкой дублета и триплета дефектных мод на основе одномерного фотонного кристалла на кремнии // Тезисы докладов XI Российской конференции по физике полупроводников (XI РКФП), С.414. СПб.: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, 16-19 сент, 2013. 504 стр

[190] Perova T.S., Tolmachev V.A., Baldycheva A. Coupled silicon-air Fabry-

Perot resonators with tunable triplet modes // in Book of Extended Abstracts th

of the 9 International Conference on Porous Semiconductors - Science and Technology. 2014. Alicante-Behidorm: Spain. P. 306.

[191] Толмачев В.А. Одномерные фотонно-кристаллические структуры и микрорезонаторы на кремнии // Сб.трудов 8-ой м/н конференции «ФПО-2014». 2014. СПб: НИУ ИТМО, Р. 332-334.

[192] Astrova Е., Perova Т., Zharova Ju., Grudinkin S., Tolmachev V., Melnikov V. Electro-tunable one-dimensional photonic crystal structures based on grooved silicon infiltrated with liquid crystal // J. Luminescence. 2006. V. 121. No. 2. P. 298-300.

[193] INTELhttp://www.mka.ru/?p=48237 .

[194] Reed G. Т., Mashanovich G., Gardes F. Y., Thomson D. J. Silicon optical modulators //Nature Photonics. 2010, V. 4. P. 518-526.

[195] Толмачев B.A., Агрузов П.М., Шамрай A.B., Балдычева А.В., Перова Т.С. Исследование оптических характеристик фотонных элементов на Si чипе в ближней ИК области спектра; Труды 8-ой м/н конференции «Фундаментальные проблемы оптики-2014», секция «Оптические материалы фотоники»(20-24.10.2014), СПб НИУ ИТМО, Сборник тезисов. С.414-415, 2014.

[196] Астрова Е.В., Толмачев В.А., Перова Т.С. Перестраиваемые фотонные кристаллы для кремниевой микро- и нанофотоники. Международный форум по нанотехнологиям, Москва, 3-5 декабря 2008, Сборник тезисов докладов научно-технической секции, Т.1, С. 156-158.

[197] Baldycheva A.V. , Tolmachev У.A., Perova T.S. Characterization of One-Dimensional Photonic Crystals Fabricated by Wet and Dry Etching. Proc. of conference « INTEL European Research and Innovation».8-10th September 2009.

[198] Baldycheva A., Perova Т., Tolmachev У., Zharova Yu. Optical Properties and Fabrication of Three-Component Photonic Crystal Filters Based on Si. INTEL Europian Research&Innovation Conference, Leixlip, Ireland, (ERIC2010) Oct. 12, 2010.

[199] Толмачев В.А., Перова Т.С. Фотонные элементы для интегрированных оптических схем на кремниевом чипе. Сб. трудов УП международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики -2012» Санкт - Петербург, Россия, СПб НИУ ИТМО, 15 октября - 19 октября 2012 г., С. 337-339.

[200] Ghulinyan M., Oton C. J., Bonetti G., Gaburro Z., Pavesi L. Free-standing porous silicon single and multiple optical cavities // J. App. Phys. 2003. V. 93. No. P. 12-22.

Благодарности

Автор благодарен к.ф.-м.н. Екатерине Владимировне Астровой за выбор основного направления темы диссертации, введение в технологию микроструктурирования на кремнии, помощь в реализации

практических идей и многочисленные обсуждения.

Автор глубоко благодарит Prof. Татьяну Перову за поддержку и развитие новых идей, их реализацию и публикацию в ведущих зарубежных оптических изданиях, за многочисленные увлекательные совместные эксперименты и плодотворные дискуссии, за организацию быта в Дублине, знакомство с Ирландией, ее наукой, технологиями, культурой и замечательными людьми.

Автор признателен Dr-А.Балдычевой за помощь в развитии идей, за формирование и реализацию направления диссертации по связанным резонаторам, ее напор, необходимый для преодоления препятствий в расчетных и экспериментальных исследованиях.

Автор благодарен к.ф.-м.н. С.Грудинкину за проведенные совместные оптические измерения и плодотворные обсуждения, к.ф.-м.н. А Д. Ременюк за постоянную поддержку работы и совместные обсуждения, JI. Границыной за передачу технологического опыта и изготовление образцов, к.ф.-м.н. Ю. Жаровой за помощь в изготовлении образцов и обсуждении результатов исследований, J.Ruffle за вклад в усовершенствование расчета карт ФЗЗ, к.ф.-м.н., Dr. С.Дьякову за помощь в виде предоставления программы расчета полей и полезные дискуссии, д.ф.-м.н. А.Баранову, д.ф.-м.н. А.Селькину, к.ф.-м.н. А.Певцову, к.ф.-м.н. Л.Порцелю, Dr.K.Berwick за полезные обсуждении, д.ф.-м.н. А.Шамраю за поддержку работы, к.ф.-м.н. Б.З.Волчек, асп.П.Агрузову за проведение спектральных измерений, к.ф.-м.н. Е.Хохловой, к.ф.-м.н. Е.Крутковой за совместную работу по расчету свойств ФК, к.ф.-м.н. А.Нащекину за

помощь при обследовании образцов с помощью СЭМ, Бг.В. Панову за полезные советы и обсуждения в области ЖК, к.ф.-м.н. Н.Феоктистову за образцы пленочных структур, к.ф.-м.н. А.Анкудинову за помощь и полезные обсуждения по работе с микрообъектами, к.ф.-м.н. Г.Федуловой, к.ф.-м.н. В. Воронкову за помощь в изготовлении образцов, Бг. В. Мельникову за оптические измерения и изготовление образцов.

Отдельная благодарность д.ф.-м.н., академику РАН Игорю Всеволодовичу Грехову и Ог. Я.А.Мооге за поддержку работы, д.ф.-м.н. В.Г.Голубеву за поддержку работы и полезные обсуждения, д.ф.-м.н. Е. Коншиной за постоянную поддержку, бесценные советы по диссертации и докладу.