基于氮化硅微环的高速高效调谐电折射调制器
光学
2022-12-14 v1 应用物理
摘要
绝缘体上硅(SOI)平台在实现 CMOS 兼容的高性能光子集成电路(PICs)方面一直占据主导地位。但近年来,二氧化硅上氮化硅(SiN-on-SiO)平台作为 SOI 平台的替代方案,因其在实现高性能 PICs 方面的若干有益特性而获得越来越多的关注。这归因于其相对于 SOI 平台的若干优势,如低光学损耗、高热光稳定性、更宽的波长透明范围以及对制造工艺变化的高容差。然而,基于 SiN-on-SiO 的有源器件(如调制器)十分稀少且缺乏所需性能,原因在于 SiN 材料中缺乏基于自由载流子的活性,以及将其他有源材料与 SiN-on-SiO 平台集成的复杂性。这一缺陷阻碍了 SiN-on-SiO 平台实现有源 PICs。为弥补此缺陷,我们在本文中演示了一种基于 SiN-on-SiO 微环谐振器(MRR)的有源调制器。我们设计的 MRR 调制器采用氧化铟锡(ITO)-SiN-ITO 薄膜堆叠,其中 ITO 薄膜作为 SiN MRR 的上下包层。ITO-SiN-ITO 薄膜堆叠利用 ITO 薄膜中自由载流子辅助的高幅度折射率变化,以实现器件中的大电折射光学调制。基于使用光子代工厂验证工具进行的静电、瞬态与有限差分时域(FDTD)仿真,我们表明该调制器实现了 280 pm/V 谐振调制效率、67.8 GHz 3-dB 调制带宽、19 nm 自由光谱范围(FSR)、0.23 dB 插入损耗,以及用于 30 Gb/s 光学开关键控(OOK)调制的 10.31 dB 消光比。
引用
@article{arxiv.2212.06326,
title = {A Silicon Nitride Microring Based High-Speed, Tuning-Efficient, Electro-Refractive Modulator},
author = {Venkata Sai Praneeth Karempudi and Ishan G Thakkar and Jeffrey Todd Hastings},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.06326},
year = {2022}
}