用于中红外波长的非易失性硅光子开关:纳米Ge2Sb2Te5嵌入SOI波导
应用物理
2019-09-12 v3 光学
摘要
我们提出并数值分析了用于2.1 μm中红外波长的混合Si-Ge2Sb2Te5条形波导开关。所研究的开关为一输入一输出(通断)型与一输入两输出(定向耦合器)型。通过施加电压脉冲诱导从晶态到非晶态及反之的相变,实现开关状态间的可逆转换。采用将纳米级活性材料Ge2Sb2Te5嵌入硅波导的方法,以增强光与开关活性区的相互作用。对开关活性区尺寸进行优化,以实现低插入损耗、低开关能量和高消光比。在一输入一输出开关中,采用仅0.92 μm的最佳Ge2Sb2Te5长度,实现了33.79 dB的消光比以及极低0.52 dB的插入损耗。对于一输入两输出开关,采用52 μm活性长度,在交叉态与直通态分别获得10.33 dB和5.23 dB的消光比。这些消光比数值原本分别为18.59 dB和8.33 dB,其变化是由于需在Ge2Sb2Te5下方掺杂硅以促进焦耳热所需的电传导。定向耦合器开关的活性臂与无源臂间保持100 nm的合适间隙。电热协同仿真确认两类开关中整个Ge2Sb2Te5区域均发生相变。
引用
@article{arxiv.1812.06117,
title = {Mid-IR non-volatile silicon photonic switches using nanoscale Ge\textsubscript{2}Sb\textsubscript{2}Te\textsubscript{5} embedded in SOI waveguide},
author = {Nadir Ali and Rajesh Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.06117},
year = {2019}
}
备注
Result section is improved by adding analysis and figures for thermal results