面向大规模制造的钽酸锂电光光子集成电路
光学
2024-09-11 v2 应用物理
摘要
基于铌酸锂的光子集成电路已展现出高Pockels系数材料所带来的广泛能力,可实现在CMOS电压水平下工作的线性和高速调制器,应用于数据中心通信和AI光子加速器等领域。然而尽管取得了重大进展,该技术的工业采用仍受限于每片晶圆的高成本。在此我们克服这一挑战,展示了一种满足矛盾需求的光子平台:既可低成本规模化制造,同时又具备与铌酸锂相当甚至更优的特性。我们证明,使用已在5G和6G声学滤波器中商业采用的钽酸锂(Lithium Tantalate)可制造低损耗光子集成电路。我们表明LiTaO3具有同样吸引人的光学性质,并可使用DUV光刻、类金刚石碳(DLC)作为硬掩模和碱性湿法刻蚀以高精度且几乎无残留地进行刻蚀。采用该方法,我们展示了本征腔线宽为26.8 MHz的微谐振器,对应于5.6 dB/m的线性损耗,并展示了半波电压长度积 Vpi L = 4.2 V cm 的马赫-曾德尔调制器。与铌酸锂相比,基于LiTaO3的光子集成电路表现出低得多的双折射,允许高密度电路和所有电信波段(O至L波段)的宽带工作,具有更高的光折变损伤阈值和更低的微波损耗角正切。此外,我们展示该平台支持在X切LiTaO3跑道型微谐振器中产生具有电子可探测重复频率(即30.1 GHz)的孤子微梳。
引用
@article{arxiv.2306.16492,
title = {Lithium tantalate electro-optical photonic integrated circuits for high volume manufacturing},
author = {Chengli Wang and Zihan Li and Johann Riemensberger and Grigory Lihachev and Mikhail Churaev and Wil Kao and Xinru Ji and Terence Blesin and Alisa Davydova and Yang Chen and Xi Wang and Kai Huang and Xin Ou and Tobias J. Kippenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.16492},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 4 figures