基于绝缘体上单晶钛酸钡的 Mach-Zehnder 干涉仪中的巨大电光系数

电光调制器是现代光子集成电路不可或缺的组成部分。最近，铌酸锂已成为实现大带宽高速调制的关键材料，但下一代调制器同时要求高密度集成、低成本、低功耗和高性能，由于电光系数有限，这在成熟的集成铌酸锂光子平台上难以实现。利用其出色的 Pockels 系数，薄膜形式的钛酸钡（BTO）已成为一种极具前景的替代方案，但由于薄膜生长和波导制造方面的挑战，薄膜 BTO 中报道的电光系数往往低于体块值。据我们所知，本文报告了薄膜 BTO 平台中高达 1268 pm/V 的最大 Pockels 系数（$r_{42}$），该值非常接近体块值。我们使用非平衡 Mach-Zehnder 干涉仪对其进行测量，该干涉仪采用优化的湿法刻蚀方法制造，用于在通过脉冲激光沉积生长的绝缘体上单晶钛酸钡中实现单模波导。这一巨大的 $r_{42}$ 是从光模式完全限制在单晶 BTO 波导内的器件中提取的。这种方法与以往的设计形成对比，在以往设计中核心材料（通常是硅或氮化硅）仅支持部分限制，导致与多晶 BTO 层发生倏逝重叠。这种高度限制的绝缘体上 BTO 电光调制技术可能会显著推进超低功耗集成光子器件领域，并允许实现下一代高效紧凑的光子电路。