フォトニック・インテグレーテッド・コンティヌーブ・トラベリング・ウェーブ・パラメトリック・アンプ

科学分野:

• フォトニックと光学工学
• 半導体装置
• 材料科学

背景:

• 光学信号の増幅は極めて重要で,通常は希土ドーピング繊維やIII-V半導体に依存する.
• 光ファイバーのケール非線形性を用いたパラメトリック増幅は,無音増幅や信号再生などのアプリケーションを可能にする代替案を提供します.
• 以前の光子集積回路 (PIC) の実証には,パルスレーザーが必要であり,実用的なアプリケーションを制限していた.大量周期的にポラーされたリチウムニオバート (PPLN) は連続波の増益を達成したが,シリコンの統合は欠けていた.

研究 の 目的:

• フォトニック統合回路ベースの移動波光学パラメータ増幅器 (OPA) を実証し,連続波 (CW) 体制で純信号増強を行う.
• 以前のPICベースのパラメトリックゲインの実証におけるパルスレーザーの限界を克服するために.
• シリコン光子チップに 連続波のパラメータゲインを統合する

主な方法:

• 超低損失,分散工学,メートル長シリコンナトリド (Si3N4) フォトニック統合回路を使用しています.
• コンパクトな5x5mm^2のシリコンチップで製造された.
• 連続波状態で移動波のパラメトリック増幅を達成した.

主要な成果:

• 電気通信のC帯で12dBの連続的なパラメータの増幅を証明した.
• 達成した増益はチップ内伝播損失とファイバー-チップ-ファイバー結合損失を上回った.
• この装置はシリコンチップで 動作します

結論:

• この作品は,最初のPICベースのCW移動波OPAを純信号増益で提示しています.
• 開発されたパラメトリック増幅器は,リトグラフィー制御された増幅スペクトル,コンパクトなサイズ,およびフィードバックに対する回復力を提供します.
• この技術は,従来の稀土増幅帯域を超えて,可視から中赤外線への応用の可能性があり,量子的に制限された性能を提供します.