Lazer pwen pwopòsyon ki baze sou Silisyòm entegre ak monolit silisyòm waveguide
Chip optoelektwonik ki baze sou Silisyòm gen yon pakèt aplikasyon nan entèlijans atifisyèl, sant done hyperscale, enfòmatik pèfòmans segondè, rada ki emèt limyè (LIDAR) ak fotonik mikwo ond. Monolitik entegre Silisyòm ki baze sou lazè gen avantaj ki genyen nan konsomasyon pouvwa ki ba ak entegrasyon segondè, ki se tandans nan devlopman nan lavni nan interconnects optik ak gwo vitès chips kominikasyon optik. Nan dènye ane yo, kwasans dirèk epitaxial lazè gwoup III-V quantum dot (QD) sou substrats Silisyòm te fè pwogrè remakab, mete yon fondasyon solid pou entegrasyon optoelektwonik ki baze sou Silisyòm, men entegrasyon monolitik lazè ki baze sou Silisyòm ak aparèy optoelektwonik. poko reyalize.
Jianjun Zhang, Ting Wang, ak Zihao Wang nan Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences (IPS)/National Research Center for Condensed Matter Physics (NRCP) nan Beijing yo te konsantre sou Silisyòm ki baze sou sous limyè sou-chip pou gwo- echèl entegrasyon optoelektwonik ki baze sou Silisyòm nan dènye ane yo, epi yo te fè pwogrè siyifikatif nan direksyon silisyòm ki baze sou lazè entegre, ki se nan forefront nan domèn rechèch entènasyonal ki enpòtan. Travay reprezantan li nan dènye ane yo genyen ladan yo realizasyon an nan pi laj plat-tèt pwopòsyon pwen frekans peny lazè a, ak yon pousantaj transmisyon nan 4.8 Tbit / s pou yon etalaj kat lazè (Photon. Res. 2022; 10, 1308), ak la. realizasyon epitaxial gwoup III-V pwopòsyon dot lasers sou Silisyòm ak linewidth etwat pa faz-modulated pwòp tèt ou-piki bloke (Photon. Res. 2022; 10, 1308), osi byen ke realizasyon an nan epitaxial gwoup III-V pwopòsyon lazè pwen sou Silisyòm pa faz-modulated pwòp tèt ou-piki bloke (Photon. Res. 2022; 10, 1840); ak pyonye reyalizasyon SOI ki baze sou monolitik entegre InAs pwopòsyon pwen sèl transverse mòd lazè (ACS Photon. 2023; 10, 1813). Ekip la te fèk kolabore ak Yikai Su ak Xuhan Guo nan Shanghai Jiaotong University ak Wenqi Wei nan laboratwa materyèl Songshan Lake, elatriye. baze metòd epitaksi entegre entegre InAs/GaAs pwopòsyon pwen lazè ak gid ond Silisyòm sou menm substrate SOI (figi 1), ki avèk siksè pase limyè ki soti nan lazè ki baze sou Silisyòm nan la Chèchè yo avèk siksè makonnen limyè ki soti nan yon lazè ki baze sou Silisyòm. nan yon silisyòm waveguide nan endface la, reyalize entegrasyon monolitik lazè ak waveguide la pou premye fwa, ki te evalye pa revizyon an kòm "yon travay rechèch ekselan ak gwo enpak syantifik ak teknolojik, e sa se yon pwogrè enpòtan nan jaden an nan fotonik entegre".
Chèchè yo te envestige koub LI lazè entegre a nan diferan tanperati ak pouvwa pwodiksyon an apre kouple. Tanperati eksitasyon lazè a nan mòd operasyon aktyèl kontinyèl-vag (CW) ka jiska 95 degre oswa plis, ak yon aktyèl papòt tanperati chanm nan apeprè 50 mA, ak yon pouvwa pwodiksyon maksimòm de 37 mW nan yon aktyèl piki nan 250 mA. . Nan yon kouran piki 210 mA, lazè entegre a bay yon pouvwa optik 6.8 mW makonnen ak yon gid ond Silisyòm (figi 2). Anplis de sa, li te jwenn ke koupleur kwen ak plizyè pwent conique gen pi wo efikasite kouple ak pi bon tolerans aliyman pase koupler yo komen ranvèse-conique ak yon pwent sèl akòz gwosè plas yo ki pi sanble ak pwofil la mòd nan lazè a.
Rezilta etid la te fèk pibliye nan Light: Science & Application (Light. Sci. Appl. 12, 84 (2023)), ak premye otè Wenqi Wei, yon parèy postdoktoral nan Enstiti Fizik, CAS (kounye a yon chèchè asosye). nan laboratwa materyèl Songshan Lake), Majestic Yang, yon etidyan doktora, Hao Zi, yon chèchè asosye, ak An He, yon etidyan doktora nan Shanghai Jiaotong University. Doktè Hao Wang, Asosye Chèchè, ak An He, Ph. Korespondan otè yo se Research Fellow Jianjun Zhang, Associate Research Fellow Ting Wang, Pwofesè Yikai Su ak Asosye Pwofesè Xuhan Guo.
Travay rechèch ki anwo a te sipòte pa Pwogram Nasyonal Rechèch ak Devlopman Kle nan Lachin, Fon Nasyonal Syans Natirèl Eksepsyonèl Jèn yo ak Fon Top-nivo, ak Komite Pwomosyon Jèn Akademi Chinwa Syans yo.
Entegrasyon monolitik nan Silisyòm ki baze sou kwantik pwen lazè ak Silisyòm Waveguides
Figi 1. Lazè ak waveguide monolitik aparèy entegre
Figi 2. Karakteristik fonksyònman nan SOI ki baze sou entegre III-V pwopòsyon lazè pwen
