异质集成 InP-Si 片上光子器件的优化
光学
2023-01-18 v2 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
我们展示了对混合 III-V/Si 基波导系统的全面数值研究，其作为集成 III-V 量子点发射器与定义在硅衬底上的片上量子光子集成电路之间高效光耦合的平台。我们提出了一种由混合 InP/Si 波导和嵌入 InP 的 InAs 量子点构成的平台，发射位于近 1550 nm 的电信 C 波段。该平台可利用现有半导体加工技术制备。我们的数值研究揭示了在几何优化后的 InP/Si 与 Si 波导之间近 86% 的光场传输效率，考虑了沿锥形几何结构的传播场模式。偶极子发射到混合 InP/Si 波导的耦合效率评估约为 60%，从而得出从偶极子到 Si 波导的总片上光场传输效率超过 50%。我们还通过考察垂直于芯片平面和面内出耦配置，考虑了沿 Si 波导传播的光子场的片外出耦效率。在前一种情况下，使用圆形布拉格光栅出耦器设计时出耦约为 26%。在后一种情况下，效率可达 10%。最后，我们得出结论：该概念器件的性能对传输光子波长弱敏感，在 1.5-1.6 μm 光谱范围内提供宽带工作。
引用
@article{arxiv.2208.14676,
title = {Optimization of heterogeneously integrated InP-Si on-chip photonic components},
author = {P. Mrowiński and P. Holewa and A. Sakanas and G. Sęk and E. Semenova and M. Syperek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.14676},
year = {2023}
}