一种用于高性能光子集成电路的氮化硅微环调制器
光学
2023-06-13 v1 新兴技术
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）平台作为一种替代方案受到越来越多的关注，因为它相比 SOI 平台具有若干有益特性，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忍度。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 材料缺乏基于自由载流子的活性，且将其他有源材料与 SiN-on-SiO 平台集成十分复杂。这一缺陷阻碍了 SiN-on-SiO 平台实现有源 PICs。为弥补该缺陷，本文中我们展示了一种基于 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）-SiO-ITO 薄膜堆叠作为有源上包层，并利用 ITO 薄膜中自由载流子辅助的高幅度折射率变化，在器件中实现大的电折射光调制。基于使用光子代工厂验证工具进行的静电、瞬态和时域有限差分（FDTD）仿真，我们表明该调制器实现了 450 pm/V 的谐振调制效率、46.2 GHz 的 3-dB 调制带宽、18 nm 的自由光谱范围（FSR）、0.24 dB 的插入损耗，以及在 30 Gb/s 光开关键控（OOK）调制下 8.2 dB 的消光比。
引用
@article{arxiv.2306.07238,
title = {A Silicon Nitride Microring Modulator for High-Performance Photonic Integrated Circuits},
author = {Venkata Sai Praneeth Karempudi and Ishan G Thakkar and Jeffrey Todd Hastings},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07238},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2212.06326