用于光学控制应用的氮化硅应力光微环谐振器调制器
光学
2022-08-31 v1 应用物理
仪器与探测器
摘要
氮化硅集成平台在实现从可见光到红外波段的极低波导损耗方面取得了成功，并实现了包括高性能激光器、滤波器、谐振器、稳定腔和光学频率梳在内的器件。然而，在保持平面、晶圆级工艺兼容性的同时，在氮化硅平台上实现低损耗、低功耗调制器的进展有限。在此，我们报告了一项重大进展：在全平面、晶圆级氮化硅平台上集成了压电（PZT）驱动的微环调制器，该器件在 1550 nm 波长下保持低光学损耗（625 um 谐振器中为 0.03 dB/cm），带宽提升了一个数量级（DC 至 20 MHz 3-dB），功耗降低了 20 nW，较先前的 PZT 调制器改善了一个数量级。该调制器在整个 4 GHz 调谐范围内提供 >14 dB 的消光比和 710 万的 Q 值，调谐效率为 200 MHz/V，并提供了控制应用所需的线性度，在 1 MHz 和 10 MHz 下的 IMD3 SFDR 分别为 65.1 dBHz2/3 和 73.8 dBHz2/3。我们演示了两种控制应用：PDH 锁定环路中的激光稳定化（将激光频率噪声降低 40 dB），以及用作激光载波跟踪滤波器。通过微小的波导设计更改，该 PZT 调制器设计可扩展至超低损耗氮化硅平台上的可见光波段。这种在超低损耗氮化硅波导平台上集成 PZT 调制的技术，使得调制器控制功能能够应用于从可见光到红外的广泛领域，例如用于冷却的原子和分子跃迁锁定、可控光学频率梳、低功耗外腔可调谐激光器、原子钟，以及可调谐超窄线宽激光器和超低相位噪声微波合成器。
引用
@article{arxiv.2206.09245,
title = {Silicon nitride stress-optic microresonator modulator for optical control applications},
author = {Jiawei Wang and Kaikai Liu and Mark W. Harrington and Ryan Q. Rudy and Daniel J. Blumenthal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.09245},
year = {2022}
}