InGaN 激光器的混合集成于面粗制造可见光光子平台
光学
2025-10-21 v1
摘要
可见光光子集成电路 (PIC) 提供了适用于量子计算、生物传感和虚拟/增强现实等新兴技术的紧凑型可扩展解决方案。实现其潜力潜在需要开发与高产量制造兼容的可见光源集成方法，并能实现高光学耦合效率。本文演示了将 450 nm InGaN 激光二极管通过被动对准翻转芯粘合，粘合至采用硅基光子平台、硅氮化物 (SiN) 波导、热光 (TO) 器件和光电探测器的foundry 制造可见光光子平台上。通过配备视觉对准系统和可加热吸取工具的亚微米级精度 die 粘合器，实现对单片 Si 芯片上多个激光器的独立放置。激光器与 Si 光子集成的共设计，采用光刻定义的对准标记和机械止位器，实现粘合后精确对准。演示激光器与 SiN 波导间的高效光学耦合，最小测量耦合损耗为 1.1 dB。实现单芯内最大光功率为 60.7 mW，单芯壁帽效率达 7.8%，为已知最高的混合集成可见光激光器之一。还展示了一个主动 PIC，集成粘合激光器、用于功率监控的芯内光电探测器以及用于光学路由和可变衰减的热光开关。总体而言，本工作突出被动对准翻转芯粘合技术作为集成可见光 PIC 激光器的实用、高性能方法。我们设想，通过不断完善此技术将在 photonics 平台内支持日益复杂的集成激光器 PIC，覆盖可见光谱。
引用
@article{arxiv.2510.16699,
title = {Hybrid Integration of InGaN Lasers in a Foundry-Fabricated Visible-Light Photonics Platform},
author = {Xin Mu and Frank Weiss and Hongyao Chua and Robert Lawrowski and Jared C. Mikkelsen and John N. Straguzzi and Hannes Wahn and Piyush Kumar and Guo-Qiang Lo and Joyce K. S. Poon and Mariel Jama and Wesley D. Sacher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.16699},
year = {2025}
}