Microcombas solitónicas deterministas en circuitos integrados fotónicos sin Cu

Área de la Ciencia:

• La fotónica
• Ciencias de los materiales
• Óptica integrada

Sus antecedentes:

• Los peines de frecuencia óptica a escala de chip (microcombs) ofrecen un ancho de banda amplio y factores de forma compactos, compatibles con la fabricación a escala de obleas.
• Los circuitos fotónicos integrados de nitruro de silicio (Si3N4) son una plataforma líder para microcombas, lo que permite aplicaciones en comunicaciones, lidar y síntesis de frecuencia.
• La generación de microcombos solitarios deterministas se ve obstaculizada por la inestabilidad térmica, lo que limita el despliegue en el mundo real.

Objetivo del estudio:

• Para superar los efectos térmicos que obstaculizan la generación de solitones deterministas en microcombas de Si3N4.
• Identificar y mitigar la causa raíz de las inestabilidades térmicas en los circuitos fotónicos integrados de Si3N4.

Principales métodos:

• Efectos térmicos investigados en las guías de onda Si3N4, que se remontan a las impurezas de cobre de las obleas de Si de grado CMOS.
• Se han desarrollado técnicas de eliminación del cobre para reducir la concentración de impurezas y mitigar los efectos térmicos.
• Se ha demostrado la generación de solitones de Kerr disipadores deterministas utilizando perfiles de escaneo láser arbitrarios y lentos.

Principales resultados:

• Se han identificado y reducido con éxito las impurezas de cobre en las guías de onda Si3N4, mitigando significativamente las inestabilidades térmicas.
• Se ha conseguido la generación de microcombos solitarios deterministas con estabilidad y rendimiento mejorados.
• Validación de la eficacia de las técnicas de eliminación de cobre desarrolladas.

Conclusiones:

• Las impurezas de cobre son una de las principales causas de inestabilidad térmica en los microcombos de Si3N4.
• Las técnicas de eliminación de cobre desarrolladas permiten la generación determinista de solitones, superando un obstáculo clave para el despliegue de microcomb.
• Estas técnicas son fácilmente aplicables a los procesos de fabricación de fundición para dispositivos de Si3N4.