掺晶单晶薄膜上的高增益光学放大与激光
光学
2025-12-01 v1
摘要
芯片级掺铒光学放大器和激光器是实现完全集成主动硅光子电路的关键，但其性能受限于非晶基体材料的低增益以及难以直接集成在硅上。本文展示了从硅上等向生长的掺铒单晶镱氧化物（Er:GdO）薄膜的光学放大与激光。对在该平台上制造的波导进行光学增益测量，显示出 dB/cm 的巨大材料增益，以及在 2.3 K 时 6 mm 长波导中实现超过 13 dB 的芯片净增益，同时在室温下仍保持可测增益。还在 Er:GdO 微环共振器中演示了连续波激光，具有低阈值、窄线宽和较大的侧模抑制比。这些结果表明，Er:GdO 是首个直接集成在硅上的单晶增益介质，为实现高性能的低温和量子光子集成电路提供了可扩展的路径。
引用
@article{arxiv.2511.22820,
title = {High-gain optical amplification and lasing from erbium-doped single-crystal films epitaxially grown on silicon},
author = {Xuejun Xu and Tomohiro Inaba and Takuma Aihara and Atsushi Ishizawa and Takehiko Tawara and Haruki Sanada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.22820},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 4 figures