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章鱼彩票老版app-技能打破,迄今为止品质因数,最高的微环谐振器诞生

admin 2019-07-13 284人围观 ,发现0个评论

麻省理工学院和新加坡理工大学科学家展现了一种由非晶态碳化硅制成的微型环形谐振器,该谐振器具有迄今为止最高的品质因数,该谐振器有望在1550纳米红外通讯波长下作为芯片上的光子光源。一般日光经过一扇窗户时不会发生变化,这一进程被称为线性透射,但相同的光线经过棱镜时,会分裂成彩虹般的色彩。类似地,在光子器材中

来自激光的红外光能够以线relevant性办法经过而不改动其“色彩”。但在高强度下,光能够表现出非线性行为,发生额定的色彩章鱼彩票老版app-技能打破,迄今为止品质因数,最高的微环谐振器诞生或波长。例如,与光子器材耦合的单个黄色激光器能够发生蓝色、绿色、黄色或橙色。麻省理工学院资料研讨实验室研讨科学家Anuradha M. Agarwal领导的研讨人员制作了非晶态碳化硅环形谐振器,由副教授Dawn T.H. Tan领导的SUTD研讨人员剖析了该设备的线性和非线性特性。

能够在任何碳化硅衬底上显示出比曾经测量到,非线性效应高一个数量级的作用。SUTD光子学设备和体系小组的负责人谭说:品质因数是衡量谐振器发生非线性效应的强度,质量要素越大,非线性效应越好章鱼彩票老版app-技能打破,迄今为止品质因数,最高的微环谐振器诞生,所以在这个事例中,质量要素十分好,实际上,这比咱们预期的要好得多。阿加瓦尔、谭、麻省理工学院资料科学与工程研讨生马丹豪以及其他三位来自新加坡和马来西亚的科学家在《ACS Photonics》上宣布了这一研讨发现。

谐振器的优势

需求高强度的光来触发光子器材非线性特性,这能够经过进步激光器的功率或运用环形谐振器等器材来完成。环的强度之所以如此之高,是由于它能在很长一段时间内捕获光子。越来越多的光子构成渐强,这就答应对非线性光学特性进行评价。就像光缆相同,非晶态碳化硅环形谐振器和用于传输红外光的直线波导被一层氧化硅所围住,然后最大极限地减少了能够逃逸的光量。不同资料的折射率决议了它们作为载流子层和保护层一同作业的好坏。

研讨正试图在芯片上制作这种光纤波导,所以它就像一根光纤,但在芯片上,因而需求的是一个高折射率中心和一个低折射率包层,碳化硅和氧化硅的折射率相差很大,因而它们能够很好地一同作业,就像波导的中心和包层相同。研讨人员选用等离子体增强化学(PECVD)工艺堆积碳化硅,在与互补金属氧化物半导体(CMOS)硅片加工相容的温度下,开发了一种耦合到直波导上的碳化硅环形谐振器的形式和蚀刻办法,完成了本研讨的记载质量因子。

战胜应战

麻省理工学院的研讨生马战胜了几个处理方面应战,制作出了高质量的谐振器。大约三年前,当Ma开端研讨碳化硅资料来进行这项研讨时,还没有现成的办法,来研讨如安在堆积在二氧化硅衬底上的非晶态碳化硅资料上蚀刻图画。碳化硅是一种十分坚固、物理和化学上都很硬的资料,所以,换句话说,它很难被去除或蚀刻。为了在氧化硅上堆积和蚀刻碳化硅波导,Ma首要运用电子束光刻技能对波导进行刻划,并选用反响离子干蚀刻技能去除过量的碳化硅。

但初次测验运用一种典型的聚合物基掩章鱼彩票老版app-技能打破,迄今为止品质因数,最高的微环谐振器诞生模并没有成功,由于这种办法去除的掩模比碳化硅还要多。然后测验了一种金属掩模,但晶界从掩模转移到碳化硅,在波导中留下粗糙的侧壁。粗糙度是不可取的,由于它增加了光子散射和光损耗。为了处理这一问题,Ma开发了一章鱼彩票老版app-技能打破,迄今为止品质因数,最高的微环谐振器诞生种根据二氧化硅掩膜的反响离子蚀刻技能。在研制进程中,马与麻省理工学院博士后杜庆阳以及麻省理工学院电子研讨实验室纳米结构实验室助理主任马克k蒙多尔密切协作。

终究在这个反响中找到了正确的化学反响类型,操控了气体活动和等离子体,或者说操控了加工配方的细节。与二氧化硅比较,这种办法在蚀刻碳化硅方面是有选择性的,这使得咱们能够刻画碳化硅光子器材,并具有润滑的波导侧壁,润滑侧壁关于保持光子器材中的光信号至关重要。这些谐振腔光损耗首要来历是环形资猜中光子的吸收和/或环形器材边际粗糙度引起的光子散射。

研讨处理发生了润滑的侧壁,这使得低损耗和高Q(质量)因数谐振器成为或许。这种碳化硅资料的美好之处在于,本研讨中运用的技能是,碳化硅的PECVD工艺是一种廉价工艺,是硅微电子职业的规范,研讨重点是集成光子学资料规划和工程。运用现有微电子工艺,将使碳化硅更简单使用于集成光子和集成电子渠道。运用的PECVD和反响性干离子蚀刻工艺不需章鱼彩票老版app-技能打破,迄今为止品质因数,最高的微环谐振器诞生求硅外延成长的晶格匹配和其他要害要求,并且与衬底无关。

更好的功能

谭教授多年来一直在研讨氮化硅资料和其他CMOS资料的非线性特性。关于(非晶态)碳化硅,与超富硅氮化硅比较,作为谐振器铸造时的增强作用更好,并且它的非线性折射率也比化学计量氮化硅高,后者在非线性光学范畴十分丰富。在这些器材中,一般存在两种光子吸收和三种光子吸收。在本研讨中,损耗首要由三光子吸收操控,这是一个相对较弱的非线性损耗机制,而双光子吸收,这或许是一个问题,在许多晶体硅和非晶态硅资料,按捺。

阿加瓦尔的团队之前致力于在恶劣环境下运用碳化硅传感器。在现在的作业中,新加坡研讨小组测量了环形谐振器中发生的额定波长——这种现象被称为光谱展宽,能够用一个叫做克尔非线性的术语来量化。研讨人员发现,碳化硅薄膜的克尔非线性,几乎是之前报导晶体和非晶碳化硅薄膜的10倍。有了这种技能,能够看到光谱展宽效应,能够运用这种效应,由于现在不再只要一个频率,而是发生几个其他频率,这些频率能够供给一个超级接连光章鱼彩票老版app-技能打破,迄今为止品质因数,最高的微环谐振器诞生源。

激动人心的开展

澳大利亚斯文本理工大学微光子学中心主任、研讨光子资料的fessor David J. Moss说:这篇论文为非晶态碳化硅供给了新的研讨结果,它对错线性光学范畴极有出路的cmos兼容渠道,尤其是在重要的通讯窗口。与晶体硅适当的高克尔非线性,以及能够忽略不计的双光子吸收,以及(碳化硅的)Q因子环谐振器的创纪录高,都是对1550纳米非线性光学渠道的不断探究中令人兴奋的发展。

意大利米兰理工大学光子学设备小组的负责人安德里亚梅罗尼副教授说:PECVD堆积的非晶态碳化硅(SiC)引起了人们极大的爱好。折射率是十分吸引人的(2.45不是一个一般的值),由于它足够高,能够大规模集成,但不像硅那么高,因而最小化了与SOI(绝缘体上硅)结构的超高折射率对比度相关问题。展望未来,Ma期望制作出更厚的碳化硅波导,用于更广泛的使用——例如,在单个波导中发明更多的波长(复用)。

作为协作研讨的第一次展现,这是一个十分有远景的渠道,假如能持续改善渠道和设备规划,或许能够展现十分好的谐振器增强,由于现已展现了十分好的质量要素。假如想做像频率梳或光学参量振荡器这样的东西,假如质量要素很大,阈值功率就会小得多。假如这项作业能够联合赞助,那么就能够考虑制作一种集成光源、传感器和探测器,因而在这方面有许多令人兴奋的下一步。

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