无磁硅氮化物集成光隔离器
光学
2021-10-26 v2 应用物理
摘要
集成光子学已利用光子集成电路（PIC）实现了信号合成、调制与转换。众多材料得以发展，其中硅氮化物（SiN）已成为特别是非线性光子学的主流平台。低损耗SiN PIC已广泛用于频率梳生成、窄线宽激光、微波光子学、光子计算网络乃至表面电极离子阱。然而，在已展示的所有SiN集成光子学功能中，光非互易器件如隔离器与环形器尚未实现。传统上，它们基于磁光材料在外磁场下的法拉第效应实现。但集成非CMOS兼容且需笨重外磁体的磁光材料一直颇具挑战。在此，我们展示了一种基于氮化铝（AlN）压电调制器、单片集成于超低损耗SiN PIC上的无磁光隔离器。传输互易性通过以旋转相位驱动的三个AlN体声波谐振器对SiN微环谐振器进行时空调制而打破。该设计产生有效旋转声波，仅在一对强耦合光学模式间的一个方向上允许间接带间跃迁。在每个致动器施加100 mW射频功率下实现最大10 dB隔离度，最小插入损耗为0.1 dB。隔离度在近30 dB光输入功率动态范围内保持恒定，展现出优异的光学线性度。我们的集成、线性、无磁、电驱动光隔离器可成为集成激光器、芯片级LiDAR引擎以及超导电路光接口的关键构件。
引用
@article{arxiv.2104.01158,
title = {Magnetic-Free Silicon Nitride Integrated Optical Isolator},
author = {Hao Tian and Junqiu Liu and Anat Siddharth and Rui Ning Wang and Terence Blésin and Jijun He and Tobias J. Kippenberg and Sunil A. Bhave},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.01158},
year = {2021}
}