10nmのBCB結合を備えた異質的に統合されたヴェルニエレーザーとその熱分析

科学分野:

• フォトニクスと光電子学
• マテリアルサイエンス 材料科学
• 半導体デバイス物理学の物理

背景:

• シリコン (Si) やIII-V半導体などの異なった材料の異質な統合は,高度な光子装置にとって極めて重要です.
• ヴェルニエレーザーは,波長選択性と調節性において特定の利点を提供します.
• 薄い結合層で高性能を達成することは,熱管理に重大な課題をもたらします.

研究 の 目的:

• Si/III-V二環ヴェルニエレーザーの開発と特徴を報告するために,超薄な10nmのディビニルシロキサン-ビス-ベンゾサイクロブテン (BCB) 結合層を使用します.
• これらの異質に統合されたレーザーの熱性能と出力特性を調査する.
• LiDARなどの高温レーザーアプリケーションにおける10nm BCB 結合アプローチの有効性を評価する.

主な方法:

• 10nmのBCB結合層を備えたSi/III-V2リングヴェルニエレーザーの製造.
• 出力,線幅,自由スペクトル範囲 (FSR),サイドモード抑制比 (SMSR) を含むレーザー性能メトリックの実験的な測定.
• 熱阻力の測定は,広範囲の受動部分を持つレーザーのための新しい方法を使用して行われます.

主要な成果:

• 製造されたレーザーは,13.6mWの双面出力,2.6kHzのライン幅,40nmのFSR,46dBのSMSRを達成しました.
• 熱阻力は45.1K/Wと測定され,薄い結合層にもかかわらず,効率的な熱分散を示しています.
• レーザーモデリングは,直接結合されたレーザーに匹敵する性能を予測し,熱転覆後のパワー差は10%未満でした.
• 120°Cまでの温度で,数mWの出力で動作することが期待されています.

結論:

• 10nm BCB 結合アプローチは,Si/III-V ヴェルニエレーザーの高性能異質な統合を可能にし,直接結合に匹敵します.
• 証明された低熱阻力は,BCB層が熱的に効率的で,機体の堅牢な動作を可能にすることを示唆しています.
• 高温操作の可能性により,この結合方法は,LiDARチップセットなどの要求の高いアプリケーションに魅力的です.