异质集成的氮化硅上薄膜铌酸锂光子平台
光学
2023-07-19 v2 应用物理
摘要
绝缘体上薄膜铌酸锂 (LNOI) 的可用性及工艺进步催生了完全集成的 LiNbO3 电光器件,包括低电压、高速调制器、电光频率梳和微波-光学换能器。然而迄今为止,LiNbO3 光子集成电路 (PICs) 大多使用非标准刻蚀技术制造,缺乏硅光子学中常规实现的重现性。薄膜 LiNbO3 的广泛未来应用需要一种使用标准工艺和精确光刻控制的可靠且可扩展的方案。在此我们展示一种异质集成的 LiNbO3 光子平台,其通过将薄膜 LiNbO3 晶圆级键合到平面化的低损耗氮化硅 (Si3N4) 光子集成电路(一种成熟的代工级集成光子平台)上,克服了上述挑战。所得器件将 LiNbO3 的显著 Pockels 效应与底层 Si3N4 PICs 的可扩展性、高良率和复杂性相结合。重要的是,该平台保持了 Si3N4 波导的低传播损耗 (<0.1 dB/cm) 和高效光纤-芯片耦合 (<2.5 dB 每端面)。我们发现,在 Si3N4 PIC 中受限模式与杂化 LiNbO 模式之间的十次转换产生低于 0.8 dB 的额外损耗,对应于每次转换损耗不超过 0.1 dB。这些近乎无损耗的绝热转换由此将低损耗无源 Si3N4 光子结构与时电光组件连接起来。我们在同一平台上展示了高 Q 微谐振腔、光分束器、电可调光子二聚体、电光频率梳以及飞秒激光的载波包络相位探测,从而为低损耗且复杂的 LiNbO3 集成光子电路提供了一种可靠且代工就绪的方案。
引用
@article{arxiv.2112.02018,
title = {A heterogeneously integrated lithium niobate-on-silicon nitride photonic platform},
author = {Mikhail Churaev and Rui Ning Wang and Viacheslav Snigirev and Annina Riedhauser and Terence Blésin and Charles Möhl and Miles A. Anderson and Anat Siddharth and Youri Popoff and Daniele Caimi and Simon Hönl and Johann Riemensberger and Junqiu Liu and Paul Seidler and Tobias J. Kippenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.02018},
year = {2023}
}