用于激光与双稳性的混合 Si-GaAs 光子晶体腔
光学
2023-11-23 v1
摘要
硅与 III-V 材料的异质集成为克服硅有限的光学特性以面向广泛光子应用提供了途径。混合模式是制造异质 Si/III-V 器件的一种有前景方式，但如何设计这些模式以制造光子晶体腔仍不明确。在此，使用三维时域有限差分模拟，一种混合 Si-GaAs 光子晶体腔设计实现了腔模在 GaAs 中的限制，而无需直接图形化，工作于通信波长。该混合腔由图形化硅波导纳米梁组成，其倏逝耦合到含量子点的 GaAs slab。我们表明，通过设计混合模式，可控制到有源材料的耦合程度，这在腔品质因子与光增益及非线性之间导致权衡。借助该设计，我们展示了 Si-GaAs 异质区域中的腔模，其能与 GaAs slab 中的量子点强相互作用，用于低功率阈值激光和光双稳性（分别为 156 nW 和 18.1 W）等应用。这种通过混合腔设计将活性 III-V 材料与硅异质集成，为实现片上光生成和低功率非线性平台提供了一种有前景的途径。
引用
@article{arxiv.2302.03152,
title = {Hybrid Si-GaAs photonic crystal cavity for lasing and bistability},
author = {Mohammad Habibur Rahaman and Chang-Min Lee and Mustafa Atabey Buyukkaya and Yuqi Zhao and Edo Waks},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03152},
year = {2023}
}