Lejżers quantum dot ibbażati fuq is-silikon integrati ma 'monoliti tal-gwida tal-mewġ tas-silikon
Iċ-ċipep optoelettroniċi bbażati fuq is-silikon għandhom firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet fl-intelliġenza artifiċjali, ċentri tad-dejta hyperscale, kompjuters ta' prestazzjoni għolja, radar li jarmu d-dawl (LIDAR) u fotonika microwave. Lejżers ibbażati fuq is-silikon integrati b'mod monolitiku għandhom il-vantaġġi ta 'konsum baxx ta' enerġija u integrazzjoni għolja, li huma t-tendenza ta 'żvilupp futur ta' interkonnessjonijiet ottiċi u ċipep ta 'komunikazzjoni ottika ta' veloċità għolja. F'dawn l-aħħar snin, it-tkabbir epitassjali dirett tal-lejżers quantum dot (QD) tal-grupp III-V fuq sottostrati tas-silikon għamel progress notevoli, u stabbilixxa bażi soda għall-integrazzjoni optoelettronika bbażata fuq is-silikon, iżda l-integrazzjoni monolitika ta 'lejżers u apparati optoelettroniċi bbażati fuq is-silikon għadu ma ġiex realizzat.
Jianjun Zhang, Ting Wang, u Zihao Wang fl-Istitut tal-Fiżika, l-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi (IPS)/Ċentru Nazzjonali tar-Riċerka għall-Fiżika tal-Materja Kondensata (NRCP) f'Beijing ilhom jiffokaw fuq sorsi tad-dawl fuq iċ-ċippa bbażati fuq is-silikon għal kbar- integrazzjoni optoelettronika bbażata fuq is-silikon fuq skala f'dawn l-aħħar snin, u għamlu progress sinifikanti fid-direzzjoni ta 'lasers integrabbli bbażati fuq is-silikon, li hija fuq quddiem nett fl-oqsma ta' riċerka internazzjonali rilevanti. Ix-xogħlijiet rappreżentattivi tiegħu f'dawn l-aħħar snin jinkludu r-realizzazzjoni tal-laser moxt tal-frekwenza quantum dot l-aktar wiesa 'b'wiċċ ċatt, b'rata ta' trażmissjoni ta '4.8 Tbit/s għal firxa ta' erba 'laser (Photon. Res. 2022; 10, 1308), u l- realizzazzjoni ta 'lejżers epitaxial dot III-V quantum dot fuq silikon b'wisa' ta 'linja dejqa permezz ta' qfil ta 'awto-injezzjoni modulata b'fażi (Photon. Res. 2022; 10, 1308), kif ukoll ir-realizzazzjoni ta' lejżers epitassjali tal-grupp III-V quantum dot fuq silikon permezz ta 'qfil ta' awto-injezzjoni modulata f'fażi (Photon. Res. 2022; 10, 1840); u pijunieri fir-realizzazzjoni ta 'lejżers b'mod trasversali uniku bbażati fuq SOI integrati monolitikament InAs quantum dot (ACS Photon. 2023; 10, 1813). It-tim reċentement ikkollabora ma' Yikai Su u Xuhan Guo ta 'Shanghai Jiaotong University u Wenqi Wei ta' Songshan Lake Materials Laboratory, eċċ. Fuq il-bażi tal-materjali preċedenti ta 'kwalità għolja bbażati fuq silikon III-V tat-tim, it-tim jipproponi silikon- metodu epitassiku inkorporat bbażat biex jintegra lasers dot quantum InAs/GaAs u gwidi tal-mewġ tas-silikon fuq l-istess sottostrat SOI (Fig. 1), li jgħaddi b'suċċess id-dawl minn lasers ibbażati fuq is-silikon permezz tal-Ir-riċerkaturi akkoppjaw b'suċċess id-dawl minn laser ibbażat fuq is-silikon għal waveguide tas-silikon permezz tal-endface, li tirrealizza l-integrazzjoni monolitika tal-laser u waveguide għall-ewwel darba, li ġiet evalwata mir-reviżur bħala "xogħol ta 'riċerka eċċellenti b'impatti xjentifiċi u teknoloġiċi kbar, u dan huwa progress sinifikanti fil-qasam tal- fotonika integrata”.
Ir-riċerkaturi investigaw il-kurvi LI tal-laser inkorporat f'temperaturi differenti u l-qawwa tal-ħruġ wara l-akkoppjar. It-temperatura ta 'eċitazzjoni tal-lejżer fil-mod ta' tħaddim kurrenti ta 'mewġ kontinwu (CW) tista' tkun sa 95 grad jew aktar, b'kurrent limitu tat-temperatura tal-kamra ta 'madwar 50 mA, u qawwa massima tal-ħruġ ta' 37 mW f'kurrent ta 'injezzjoni ta' 250 mA . F'kurrent ta 'injezzjoni ta' 210 mA, il-laser inkorporat joħroġ qawwa ottika ta '6.8 mW akkoppjata ma' gwida tal-mewġ tas-silikon (Fig. 2). Barra minn hekk, instab li couplers tat-tarf b'ponot tapered multipli għandhom effiċjenza ogħla ta 'l-igganċjar u tolleranza ta' allinjament aħjar mill-couplers reverse-tapered komuni b'ponta waħda minħabba d-daqs tal-post tagħhom li huwa aktar simili għall-profil tal-mod tal-laser.
Ir-riżultati tal-istudju ġew ippubblikati reċentement fi Light: Science & Application (Light. Sci. Appl. 12, 84 (2023)), bl-ewwel awturi Wenqi Wei, sħabi postdottorat fl-Istitut tal-Fiżika, CAS (issa riċerkatur assoċjat fil-Laboratorju tal-Materjali tal-Lag Songshan), Majestic Yang, student ta 'dottorat, Hao Zi, riċerkatur assoċjat, u An He, student ta' dottorat fl-Università ta 'Shanghai Jiaotong. Dr Hao Wang, Riċerkatur Assoċjat, u An He, Ph. Awturi korrispondenti huma Riċerkatur Jianjun Zhang, Assoċjat Riċerkatur Ting Wang, Prof Yikai Su u Assoċjat Prof Xuhan Guo.
Ix-xogħol ta 'riċerka ta' hawn fuq kien appoġġjat mill-Programm Nazzjonali ta 'Riċerka u Żvilupp Ewlenin taċ-Ċina, il-Fond Nazzjonali taż-Żgħażagħ Pendenti tax-Xjenza Naturali u l-Fond tal-Ogħla livell, u l-Kumitat għall-Promozzjoni taż-Żgħażagħ tal-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża.
Integrazzjoni Monolitika ta 'Lejżers Dot Quantum Ibbażati fuq Silikon b'Guides tal-mewġ tas-Silikon
Figura 1. Apparat integrat monolitiku tal-laser u waveguide
Figura 2. Karatteristiċi operattivi ta 'lejżers III-V integrati bbażati fuq SOI quantum dot
