面向可见光集成光子学的零静态功耗紧凑可扩展相位调制器

可见光波段的光调制器在从生物光子学到量子科学等领域有着深远的应用。在互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容平台上实现此类光学相位调制器，主要局限于热光效应、液晶技术以及压电光机械效应的利用。尽管性能优异，但利用热光效应和液晶技术的演示均受限于有限的调制速度。此外，利用压电光机械效应的演示由于调制效率低而需要非常大的占用面积。在此，我们报道了首个高度可扩展的紧凑型CMOS兼容可见光波段相位调制器的演示，该调制器基于通过电荷累积效应改变Si${_3}$N${_4}$波导上铟锡氧化物电容堆栈的折射率。所实现的调制器与基于热光和液晶的同类器件相比，实现了大两个数量级的带宽；与压电光机械调制器相比，实现了近3个数量级更高的调制效率，且占用面积小约两个数量级。该50 ${\mu}$m长的相位调制器在零静态功耗下实现了0.06 V$.$cm的调制效率V$_{\pi}$L，并在637.9 nm波长下实现了31 MHz的带宽。