随着超高速光互连、相干光通信、相干检测等技术的不断发展,对激光光源的线宽、相频噪声、可调谐性和稳定性等都提出了更为严格的要求。利用基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的硅光子芯片与半导体增益芯片各自的...随着超高速光互连、相干光通信、相干检测等技术的不断发展,对激光光源的线宽、相频噪声、可调谐性和稳定性等都提出了更为严格的要求。利用基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的硅光子芯片与半导体增益芯片各自的优势,将二者准单片集成实现结构紧凑、低功耗和高稳定性的窄线宽半导体激光器成为近年的研究热点。该结构可通过微环谐振器、环形反射镜和马赫曾德干涉仪等提供光反馈压窄线宽,并实现宽调谐范围和稳定功率输出。本文主要阐述了硅光子芯片外腔半导体激光器的最新研究进展,针对几种包含微环谐振器的结构进行了分类介绍,深入讨论了增加耦合效率和降低端面反射率等技术难题。针对未来空间光通信和光互连等应用前景,展望了该类激光器在功率提升和光子集成方面的未来发展方向。展开更多
作为硅光子集成芯片中基本无源器件的硅基光波导是进行光信号传输的通道,其具有良好的性能,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺相兼容因而得到广泛应用。用于电信和数据中心的硅光子集成电路已逐步走向商业化。近年...作为硅光子集成芯片中基本无源器件的硅基光波导是进行光信号传输的通道,其具有良好的性能,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺相兼容因而得到广泛应用。用于电信和数据中心的硅光子集成电路已逐步走向商业化。近年来,中红外波段在自由空间通信、传感以及环境监测等领域的潜在应用受到研究者们的广泛关注。文中分析了中红外硅基光波导的研究现状,归纳了SOI(Silicon on Insulator)、GOSI(Ge-on-SOI)、SOS(Si on Sapphire)、GOS(Ge-on-Si)、SGOS(SiGe-on-Si)、SON(Si-on Si_(3)N_(4))、GON(Ge-on Si_(3)N_(4))等波导材料平台和SOPS(Si on Porous Si)、Undercut、Pedestal、Freestanding、Suspended、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)以及等离子体结构等制造工艺平台的研究成果。迄今为止,多数单晶硅在MIR(Mid-Infrared)平台的传播损耗大约在0.7~3.0 dB·cm^(-1)。文中讨论并对比了不同类型波导的应用前景,为中红外硅基光波导的研发、应用和商业化提供了参考。展开更多
介绍了硅光子互连中4种波分复用器及相关单片集成发射接收芯片,其中硅纳米线阵列波导光栅及刻蚀衍射光栅波分复用器单个芯片就可以成倍扩展通道数,非常适合大通道数密集波分复用,马赫-曾德尔结构及微环谐振型波分复用器芯片通道数增大...介绍了硅光子互连中4种波分复用器及相关单片集成发射接收芯片,其中硅纳米线阵列波导光栅及刻蚀衍射光栅波分复用器单个芯片就可以成倍扩展通道数,非常适合大通道数密集波分复用,马赫-曾德尔结构及微环谐振型波分复用器芯片通道数增大时需要多个单元级联,波长准确性及间隔不易控制,比较适合通道数少的芯片应用。同时,给出了自主设计和制备的硅纳米线阵列波导光栅和刻蚀衍射光栅,通过采用阵列波导展宽方法,有效抑制了阵列波导的串扰,实现串扰小于-15 d B;通过在刻蚀衍射光栅反射面引入二维光子晶体反射镜,降低了刻蚀衍射光栅的反射损耗,损耗比普通刻蚀衍射光栅减小了3 d B。展开更多
文摘随着超高速光互连、相干光通信、相干检测等技术的不断发展,对激光光源的线宽、相频噪声、可调谐性和稳定性等都提出了更为严格的要求。利用基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的硅光子芯片与半导体增益芯片各自的优势,将二者准单片集成实现结构紧凑、低功耗和高稳定性的窄线宽半导体激光器成为近年的研究热点。该结构可通过微环谐振器、环形反射镜和马赫曾德干涉仪等提供光反馈压窄线宽,并实现宽调谐范围和稳定功率输出。本文主要阐述了硅光子芯片外腔半导体激光器的最新研究进展,针对几种包含微环谐振器的结构进行了分类介绍,深入讨论了增加耦合效率和降低端面反射率等技术难题。针对未来空间光通信和光互连等应用前景,展望了该类激光器在功率提升和光子集成方面的未来发展方向。
文摘作为硅光子集成芯片中基本无源器件的硅基光波导是进行光信号传输的通道,其具有良好的性能,且与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺相兼容因而得到广泛应用。用于电信和数据中心的硅光子集成电路已逐步走向商业化。近年来,中红外波段在自由空间通信、传感以及环境监测等领域的潜在应用受到研究者们的广泛关注。文中分析了中红外硅基光波导的研究现状,归纳了SOI(Silicon on Insulator)、GOSI(Ge-on-SOI)、SOS(Si on Sapphire)、GOS(Ge-on-Si)、SGOS(SiGe-on-Si)、SON(Si-on Si_(3)N_(4))、GON(Ge-on Si_(3)N_(4))等波导材料平台和SOPS(Si on Porous Si)、Undercut、Pedestal、Freestanding、Suspended、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)以及等离子体结构等制造工艺平台的研究成果。迄今为止,多数单晶硅在MIR(Mid-Infrared)平台的传播损耗大约在0.7~3.0 dB·cm^(-1)。文中讨论并对比了不同类型波导的应用前景,为中红外硅基光波导的研发、应用和商业化提供了参考。
文摘介绍了硅光子互连中4种波分复用器及相关单片集成发射接收芯片,其中硅纳米线阵列波导光栅及刻蚀衍射光栅波分复用器单个芯片就可以成倍扩展通道数,非常适合大通道数密集波分复用,马赫-曾德尔结构及微环谐振型波分复用器芯片通道数增大时需要多个单元级联,波长准确性及间隔不易控制,比较适合通道数少的芯片应用。同时,给出了自主设计和制备的硅纳米线阵列波导光栅和刻蚀衍射光栅,通过采用阵列波导展宽方法,有效抑制了阵列波导的串扰,实现串扰小于-15 d B;通过在刻蚀衍射光栅反射面引入二维光子晶体反射镜,降低了刻蚀衍射光栅的反射损耗,损耗比普通刻蚀衍射光栅减小了3 d B。
