具有 5 位操作的非易失电可编程集成光子学
光学
2023-06-28 v1 材料科学
摘要
可扩展可编程光子集成电路(PICs)有潜力变革当前经典与量子光学信息处理的现状。然而, 传统的编程手段, 包括热光、自由载流子色散与 Pockels 效应, 导致要么大的器件占位要么高静态能耗, 显著限制其可扩展性。尽管基于硫系化合物的非易失相变材料(PCMs)因其强折射率调制与零静态功耗可缓解这些问题, 它们常受困于大吸收损耗、低循环性与缺乏多级操作。此处, 我们报道一宽禁带 PCM 硫化锑(Sb2S3)包覆硅光子平台同时实现低损耗、高循环性与 5 位操作。我们通过片上硅 PIN 二极管加热器切换 Sb2S3, 并展示具有低插入损耗(<1.0 dB)、高消光比(>10 dB)与高耐久度(>1,600 次切换事件)的组件。显著地, 我们发现 Sb2S3 可通过施加相同且热隔离的脉冲编程为精细中间态, 提供了可控多级操作的独特途径。通过动态脉冲控制, 我们实现按需且精确的 5 位(32 电平)操作, 给出每步 0.50 ± 0.16 dB 对比度。利用此多级行为, 我们进一步修整平衡 Mach-Zehnder 干涉仪中的随机相位误差。我们的工作朝向具有低损耗与按需多位操作的非易失大规模可编程 PICs 开辟了诱人路径。
引用
@article{arxiv.2301.00468,
title = {Non-volatile electrically programmable integrated photonics with a 5-bit operation},
author = {Rui Chen and Zhuoran Fang and Christopher Perez and Forrest Miller and Khushboo Kumari and Abhi Saxena and Jiajiu Zheng and Sarah J. Geiger and Kenneth E. Goodson and Arka Majumdar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.00468},
year = {2023}
}
备注
22 pages, 6 figures in main text