超越单模体制的新一代硅光子学
光学
2021-04-12 v1 应用物理
摘要
单模条件是导波光学中光波导最重要的设计规则之一。遵循单模条件的原因在于，当光在超越单模体制的光波导中传播时，可能激发高阶模，从而引入一些不期望的模失配损耗以及模间串扰。因此，多模光子波导通常不被允许。在本文中，我们提出了超越单模体制的硅光子学概念，其基于具有加宽硅芯的低损耗、低串扰多模光子波导中的光传播而发展。特别地，具有加宽芯区的硅光子波导即使没有任何特殊制备工艺，也显示出基模约0.1 dB/cm的超低损耗。采用标准220-nm-SOI MPW代工工艺制备的微跑道谐振器首次显示出高达1.02*10^7的创纪录本征Q因子，对应于仅0.065 dB/cm的超低波导传播损耗。随后首次在硅上实现了高性能微波光子滤波器，具有20.6 MHz的超窄3-dB带宽以及约20 GHz的调谐范围。还利用本征加宽SOI光子波导与紧凑欧拉曲线弯曲展示了片上100-cm长延迟线，测得的传播损耗约为0.14 dB/cm。所提出的超越单模体制的硅光子学概念有助于解决高传播损耗问题，并显著减小由于波导尺寸随机变化引起的光随机相位误差。特别地，它使硅光子器件具有增强的性能，这为 realization 大规模光子集成的新一代硅光子学铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2104.04239,
title = {New-generation silicon photonics beyond the singlemode regime},
author = {Long Zhang and Shihan Hong and Yi Wang and Hao Yan and Yiwei Xie and Tangnan Chen and Ming Zhang and Zejie Yu and Yaocheng Shi and Liu Liu and Daoxin Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.04239},
year = {2021}
}