基于逐层增厚低损耗相变材料 Sb$_2$Se$_3$ 的超紧凑可编程硅光子学

Sophie Blundell; Thomas Radford; Idris A. Ajia; Daniel Lawson; Xingzhao Yan; Mehdi Banakar; David J. Thomson; Ioannis Zeimpekis; Otto L. Muskens

基于逐层增厚低损耗相变材料 Sb$_2$Se$_3$ 的超紧凑可编程硅光子学

光学 2024-09-20 v1 介观与纳米尺度物理材料科学

作者: Sophie Blundell , Thomas Radford , Idris A. Ajia , Daniel Lawson , Xingzhao Yan , Mehdi Banakar , David J. Thomson , Ioannis Zeimpekis , Otto L. Muskens

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摘要

高性能可编程硅光子电路被视为下一代光处理、光子量子电路和神经网络架构的关键组成部分。低损耗光学相变材料 (PCM) 为实现光的非易失可编程控制提供了可行之路。本文利用厚度可达 100 nm 的 Sb $_2$ Se $_3$ 层的直接书写数字图案化波导，展示了相较于以前使用极薄 PCM 层的实现方式，每像素效应显著增强。我们利用 Sb $_2$ Se $_3$ 与硅的优异折射率匹配，实现了用于可编程光子学的低损耗混合平台。马赫浪仪器的调制长度较以往薄膜 Sb $_2$ Se $_3$ 器件实现了五倍缩短，降至本工作中的 5 微米。将较厚的 PCM 层应用于基于直接书写的数字编程的多模态干涉仪 (MMI) 显示，所需编程像素数较前者降低了三倍，低于每器件 10 个像素。所展示的性能随 PCM 层厚度的扩展对于建立混合硅-PCM 器件的最佳工作范围具有重要意义，并为实现超紧凑可编程光子电路提供了前景。

关键词

硅光子学相变材料 Sb$_2$Se$_3$ 可编程光子电路马赫浪仪器

引用

@article{arxiv.2409.12582,
  title  = {Ultracompact programmable silicon photonics using layers of low-loss phase-change material Sb$_2$Se$_3$ of increasing thickness},
  author = {Sophie Blundell and Thomas Radford and Idris A. Ajia and Daniel Lawson and Xingzhao Yan and Mehdi Banakar and David J. Thomson and Ioannis Zeimpekis and Otto L. Muskens},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.12582},
  year   = {2024}
}

备注

24 pages, 5 figures

基于逐层增厚低损耗相变材料 Sb$_2$Se$_3$ 的超紧凑可编程硅光子学

摘要

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