基于铁电液晶的硅光子微环调制器中的 DC 至 GHz 调制

硅-有机混合 (SOH) 平台 exhibits 卓越的电光 (EO) 特性，包括高速运行、低能耗和紧凑占用面积。然而，缺乏针对 EO 聚合物的可扩展极化方法，以及液晶特有的慢速开关速度，已阻碍了这些材料与商业硅光子 foundry 的集成和兼容性。另一方面，针对微环调制器 (MRMs) 的波长和热稳定性复杂性问题，native silicon 光子学平台本身的 very-large-scale PIC 的实现也受到限制。本研究通过利用铁电液晶 (FN-LC) 中同步交交相位移，为无极化、兼容 CMOS 的 SOH MRM 平台奠定了基础。我们展示了首个覆涂 FN-LC 的 MRM，RF 信号和直流偏置同时施加于同一电极，充分利用 FN-LC 独特可用的双相位移。实现 EO 带宽 $f_{-6dB}\approx$ 7.8 GHz —— 迄今为止报告的 SOH MRM 中最高值。作为概念验证，我们演示了约线性谐振位移跨越全宽半高 (约 150 pm/V)，静态功率效率约 4.5 nW/$\pi$，MRM 总占用面积约 0.084 mm$^2$，并 exhibits 约 0.78 dB 的芯内光学插入损耗。成功地在 proposed PIC 中渗透覆涂 FN-LC，针对相位移器顶部选择性图案化，并通过自由形式光子线束建立光输入/输出通道。