双层超表面边缘合器,用于光纤和薄膜酸光子芯片之间的低损耗合
Xie Zou1,2, Hongliang Li1,2, Duk-Yong Choi3
1Department of Electronic Engineering, Kwangwoon University, Seoul, 01897, Republic of Korea.
Scientific reports
|December 16, 2025
概括
一种新型的双层超表面合器有效地将光线与光纤和薄膜酸尼波导之间合. 这一突破最大限度地减少了电信频段的合损失,使实际的光子集成电路成为可能.
科学领域:
- 光子学和材料科学 材料科学
- 集成光学 集成光学 集成光学
- 纳米光子学 纳米光子学
背景情况:
- 薄膜酸 (TFLN) 是先进光子集成电路的关键材料,因为它具有卓越的光学性能.
- 由于模式尺寸不匹配,有效地将光线从光纤合到亚微米TFLN波导是一个重大挑战.
- 现有的合方法经常遭受高损耗和有限的运行带宽.
研究的目的:
- 为TFLN光子系统提出和理论研究一种新的边缘合器.
- 为了克服当前光纤与芯片合技术的局限性.
- 为了实现TFLN设备的低损耗和宽带光合.
主要方法:
- 一个全介电双层元表面 (DLMS) 边缘合器的设计.
- 利用灵感来自圆柱形镜头的超表面原理来重塑光学模式.
- 使用有限差异时间域 (FDTD) 模拟来分析合器性能.
主要成果:
- DLMS合器有效地将光纤模式与TFLN波导模式相匹配.
- 在1460-1630 nm电信频段实现的合损失 (CL) 低于1.9dB/面.
- 在1550 nm的距离以宽松的对齐公差证明最低CL为0.6dB/面.
结论:
- 拟议的DLMS边缘合器为TFLN光子中高效的宽带光纤到芯片接口提供了可行的解决方案.
- 该设计通过提供宽松的对齐公差来促进实际实施.
- 这一进步对于开发下一代基于TFLN的光子集成电路至关重要.
