电可重构非易失性芯片 Bragg 滤波器及其多级操作

光子集成电路 (PIC) 需要针对各种应用实现定制的光谱响应。芯片级 Bragg 滤波器提供了有前景的解决方案，但其静态特性限制了可扩展性。当前可调滤波器依赖于易失性开关机制，存在高静态功耗和热串扰问题。本文首次引入一种非易失性、可电编程的芯片 Bragg 滤波器。该器件在周期结构硅波导上叠加一层纳米规模的宽带隙相变材料 (Sb2S3)。Sb2S3 的可逆相变和显著的折射率调制，使其通过与厂家兼容的微加热器实现动态光谱调谐。我们的设计超越传统被动 Bragg grating和主动易失性滤波器，提供以电方式控制、非易失性可重构的光谱响应。该滤波器在 Sb2S3 的无晶态和结晶态之间实现峰值反射率超过99%，高调谐范围 ($\Delta\lambda$=20 nm)。此外，我们演示了通过调节 Sb2S3 中无晶态/结晶态分布实现滤波器阻带的准连续光谱控制。我们的方案为低功耗、可编程 PIC 提供了显著优势，为光通信、光互连、微波光子、光信号处理和自适应多参数感知等前景应用奠定了基础。