硅光子工艺制造、慢光增强、低功率热相位 shifter

本研究开发了一种利用集成布拉格 grating 波导实现慢光 (SL) 效应的低功率硅光子工艺制造慢光热相位 shifter (SLTPS)。加热该 grating 可导致传输光谱的红移，从而在工作过程中增加群索引 $n_g$，进而进一步降低实现 $\pi$ 相位移所需的电压，即 $V_{\pi}$。此外，我们还研究了一种紧凑的机械赫姆齐仪 (MZI)，其在两个臂上均集成了 SLTPS，相位 shifter 长度为 50 $\mu$m。针对由于光功率分割不均和两个 MZI 臂的失衡损耗导致的非理想情况，进行了详细的理论分析。量化了 SL-MZI 在慢光 regime 下的 $V_{\pi}$ 与实现 $\pi$ 相位移所需功耗 ($P_{\pi}$)，结果表明在接近光子带边的工作波长下，SL-MZI 的 $V_{\pi}$ 为 1.1 V，$P_{\pi}$ 为 3.63 mW。热光开关的性能常用图景值 (FOM) $P_{\pi} \times \tau$ 来评估。本工作中实现的 SL-MZI 的低 $P_{\pi} \times \tau$ 为 5.1 mW $\mu$s。SL-MZI 的插入损耗随工作波长从 1.3 dB 到 4.4 dB 变化，表明其与 $V_\pi$ 降低之间存在权衡。