实现超宽带低损耗光纤到芯片耦合的自由曲面微光学
光学
2023-03-20 v1 应用物理
摘要
高效的光纤到芯片耦合一直是光子集成电路经济性封装与可扩展互连的主要障碍。依赖边缘或光栅耦合的传统光子封装方法受限于高插入损耗、有限的带宽密度、窄带工作以及对失准的敏感性。在此我们提出一种基于自由曲面反射式微光学的新光纤到芯片耦合方案。一种将高维自由曲面优化问题简化为少至两次全波仿真设计方法得以实施，从而在计算上高效地设计高性能自由曲面反射镜，同时利用扩展的几何自由度。我们演示了通过标准代工厂 shuttle 流片并后端集成三维打印微光学的波导光纤阵列耦合。在 1550 nm 波长处实验测得低至 0.5 dB 的耦合损耗，并取得跨越 O 至 U 波段、达 300 nm 的 1-dB 带宽纪录。该耦合方案还具备大对准容差、高带宽密度与焊料回流兼容性，使其成为波分复用通信、宽带光谱传感与非线性光学信号处理等应用中有前景的光学封装方案。
引用
@article{arxiv.2112.14357,
title = {Free-form micro-optics enabling ultra-broadband low-loss fiber-to-chip coupling},
author = {Shaoliang Yu and Luigi Ranno and Qingyang Du and Samuel Serna and Colin McDonough and Nicholas Fahrenkopf and Tian Gu and Juejun Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.14357},
year = {2023}
}