低温深硅刻蚀实现低折射率光子平台上的可扩展高效光栅耦合器
应用物理
2023-05-02 v1 光学
摘要
用于光子集成电路多端口接入的高效光纤-芯片耦合器，对从电信到光子计算与量子技术等广泛应用至关重要。尽管基于光栅的方案便于面外接入且常从封装角度备受青睐，但在氮化硅或薄膜铌酸锂等低折射率光子平台上，有限的光栅强度迄今阻碍了达到可与硅光子学媲美的耦合效率。本文提出一种在低折射率光子平台上实现高效光栅耦合器的灵活策略。为同时获得高散射效率以及与光纤近乎一致的模态重叠，我们采用具有负衍射角的自成像光栅设计。为确保衍射光的高方向性，我们利用通过硅衬底低温深反应离子刻蚀在光栅结构下方图案化的金属背反射镜。以氮化硅为试验材料，我们在电信 C 波段实验演示了高达 -0.55 dB 的耦合效率，且芯片级器件良率近百分之百。
引用
@article{arxiv.2305.00907,
title = {Scalable and efficient grating couplers on low-index photonic platforms enabled by cryogenic deep silicon etching},
author = {Emma Lomonte and Maik Stappers and Linus Krämer and Wolfram H. P. Pernice and Francesco Lenzini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.00907},
year = {2023}
}