在混合光子平台上展示被动,非线性和活性设备

科学领域:

• 综合光子学 综合光子学
• 材料科学 是一种材料科学.
• 光电学是指光电子产品.

背景情况:

• 在单一芯片上单体制造各种光子功能,对于先进的集成光子平台至关重要.
• 协同集成的挑战来自于特定平台的优化,需要不同的结构和制造流程.
• 现有的平台往往难以无整合线性,非线性和主动组件.

研究的目的:

• 开发一个单一的,CMOS兼容的混合晶圆尺度光子平台,用于集成被动,非线性和主动功能.
• 为了证明化 (Si3N4) 和二氧化 (TeO2) 混合系统对各种光子应用的适用性.
• 为了克服与联合集成多个光子功能的制造挑战.

主要方法:

• 使用0.4μm厚的Si3N4波导层涂上~0.4μm厚的TeO2膜制造混合平台.
• 设计和实验测量TeO2涂层Si3N4微环共振器.
• 通过调整TeO2膜厚度来进行工程波导分散.
• 在TeO2膜中加入稀土补充剂 (例如,) 以获得活性功能.

主要成果:

• 在微环共振器中实现了高的内部Q因子 (TE为7.5 × 10^5,TM为5.2 × 10^5).
• 已证明可调节的分散工程,在1552 nm时达到25 ps/nm·km (TE) 和78 ps/nm·km (TM) 的异常分散值.
• 观察了Kerr generation,并证明了一个光学放大器,在1533nm时具有5.5dB的净内部增益.
• 通过使用Er-doped TeO2.2成功制造了一个微盘激光器.

结论:

• 开发的混合Si3N4 / TeO2平台使被动,非线性和主动光子功能的单体集成成为可能.
• 这种方法为先进的集成光学提供了一个可扩展和CMOS兼容的解决方案.
• 该平台促进了分散工程和主动设备功能,为复杂的光子集成电路铺平了道路.