硅光子学中的电驱动声光调制与宽带非互易性
光学
2021-02-03 v1 应用物理
摘要
基于光子和声子之间可定制相互作用的新兴技术有望带来从高精度微波信号处理到非互易光学和量子态调控的新能力。尽管此类光-声耦合已在多种物理系统中被研究，许多实现依赖于非标准材料和制造方案，难以与标准集成光子电路共同实现。值得注意的是，尽管集成电光调制器取得重大进展，相关的声光调制器概念在硅光子学中仍相对未被探索。本文中，我们展示了利用电驱动表面声波（SAWs）在硅波导内实现直接声光调制。通过将压电AlN中的SAW换能器与标准绝缘体上硅光子平台共集成，我们利用硅的强弹光效应来介导线性光-声耦合。通过光刻设计，制备了1-5 GHz范围内的声光相位和单边带幅度调制器，其折射率调制强度与现有电光技术相当。将这种行波声光相互作用扩展到厘米尺度，我们在硅中创建了电驱动非互易调制器。实现了>100 GHz的非互易操作带宽和<0.6 dB的插入损耗。基于这些结果，我们表明实现稳健声光隔离器所需的单位效率非互易调制已触手可及。该声光调制器设计与CMOS制造和现有硅光子器件技术兼容。这些结果代表了在集成光子电路中实现紧凑且可扩展的声光调制器、移频器以及非磁性光隔离器和环形器的一种有前景的新途径。
引用
@article{arxiv.2004.01270,
title = {Electrically-driven Acousto-optics and Broadband Non-reciprocity in Silicon Photonics},
author = {Eric A. Kittlaus and William M. Jones and Peter T. Rakich and Nils T. Otterstrom and Richard E. Muller and Mina Rais-Zadeh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.01270},
year = {2021}
}