通过直接玻璃键合制造的低约束硅氮化物波导
光学
2026-05-29 v3
摘要
在保持低光学损耗和技术简单性的同时降低光子集成电路制造成本，对于其更广泛的应用至关重要。在常规制造方法中，波导周围的介质包覆厚度通常受限于约 20 微米，这会使低约束几何结构下的辐射损耗和寄生散射抑制变得复杂。本文提出并实验演示了一种替代技术，用于通过热熔键合两种玻璃晶片形成低约束波导。波导图案通过在玻璃中刻蚀深度约为几十纳米的沟槽、填充硅氮化物、去除多余层并键合平面化玻璃表面来实现，从而形成厚且对称的介质包覆。作为概念验证，我们制造了高度为 50 纳米、宽度从 1.3 到 3.5 微米的直波导。通过在 1550 纳米处与标准 SMF-28 单模光纤的 butt 耦合，获得了最高 60% 的传输效率，对应每个面 facets 约 1 dB 的输入/输出耦合损耗，符合数值估计。使用 AR 涂层的镜面光纤测量的 Fabry-Perot 高分辨率光谱分析表明，有效传播损耗可降至 dB/cm，取决于波导宽度和极化状态。该方法为制造简单可扩展的低约束玻璃封装光子电路提供了途径，适用于长延迟线、外部腔激光器反馈电路和环形共振器传感器。
引用
@article{arxiv.2604.12814,
title = {Low-confinement silicon nitride waveguides manufactured via direct glass bonding},
author = {Mikhail V. Tsvetkov and Dmitry V. Obydennov and Alexandr S. Rykov and Alexandr R. Shevchenko and Maxim V. Shibalov and Ivan A. Filippov and Stepan D. Perov and Nikita Yu. Dmitriev and Michael A. Tarkhov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.12814},
year = {2026}
}
备注
9 pages, 3 figures