减法制造硅氮微谐振器的工艺-结构-性能关系用于非线性光子学
光学
2025-11-05 v1
摘要
硅氮（SiN）因其大带隙、较大的非线性折射指数以及高程度的CMOS兼容性而在非线性光子学领域日益受到青睐。非线性光子学过程需要较大的品质因子以促进腔内功率的积累，同时需要对谐振器色散进行充分的控制以实现相位匹配，这通常通过精心设计和制造谐振器横截面维度来实现。此外，生成耗散Kerr声学光频梳需要 operate in 异常色散 regime，这要求采用较厚的SiN层，从而在刻蚀过程中实现精度提出了挑战。本文研究了制造工艺细节（包括光刻和刻蚀）与光学性能（如光学损耗和谐振器色散）之间的关系，针对两种不同的减法制造方法：一种利用基于聚合物的电子束光刻阻制作为刻蚀掩码，另一种采用薄金属刻蚀掩码。通过两种方法，我们确定了聚合物和金属刻蚀掩码的优缺点，确定了通过电子束光刻参数变化导致光学损耗的来源，将谐振器侧壁粗糙度与光学损耗相联系。最后，我们比较了使用任一方法制造的谐振器中发生频率梳的生成。
引用
@article{arxiv.2511.02198,
title = {Process-structure-property relationships in subtractive fabrication of silicon nitride microresonators for nonlinear photonics},
author = {Lala Rukh and Gabriel M. Colación and Franco H. Buck and Tara E. Drake},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.02198},
year = {2025}
}