tightly 限制性的铌酸锂光子集成电路与激光器
光学
2022-08-12 v1 应用物理
摘要
光子集成电路对于现代数据中心内的数据传输不可或缺，并渗透到传统上受限于体块光学（bulk optics）的多个应用领域，如激光雷达（LiDAR）与生物传感。其中尤为引人关注的是铌酸锂等铁电体，其具有较大的电光普克尔斯（Pockels）效应，可实现超快高效调制，但难以通过干法刻蚀加工。因此，在硅或氮化硅中可常规实现的 tightly confining 波导一直无法制成。类金刚石碳（DLC）于20世纪50年代被发现，是一种具有非晶相、优异硬度并可沉积为纳米级薄膜的材料。它具备优良的热、机械与电学性质，是理想的保护涂层。在此，我们证明 DLC 也是制造基于铁电体的下一代光子集成电路（特别是绝缘体上铌酸锂（LNOI））的优越材料。利用 DLC 作为硬掩模，我们展示了深刻蚀、tightly confining、低损耗光子集成电路的制备，损耗低至 5.6 dB/m。与广泛使用的脊形波导相比，该方法具有高于一个数量级的面集成密度，同时保持高效电光调制、低损耗，并为高效光纤接口提供途径。作为概念验证，我们展示了一种基于 III-V 族铌酸锂的频率敏捷混合集成激光器，其线宽为 kHz 级，调谐速率为 0.7 Peta-Hertz 每秒，具有优异线性度与 CMOS 兼容驱动电压。我们的方法可开创 tightly confining 铁电光子集成电路的新一代。
引用
@article{arxiv.2208.05556,
title = {Tightly confining lithium niobate photonic integrated circuits and lasers},
author = {Zihan Li and Rui Ning Wang and Grigorii Lihachev and Zelin Tan and Viacheslav Snigirev and Mikhail Churaev and Nikolai Kuznetsov and Anat Siddharth and Mohammad J. Bereyhi and Johann Riemensberger and Tobias J. Kippenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.05556},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 5 figures