En ny platform for integreret fotonik

SiC fotonik er blevet udviklet i over et årti, en af ​​de største forhindringer er vanskeligheden ved at fremstille SiC-tyndfilm med ultralavt optisk tab. Forskere i Kina har fremstillet en 4H-SiCOI-platform med ultralavt tab med en rekordhøj Q-faktor på 7,1 × 10 ⁶ . Ikke-lineær fotonik proces, herunder anden-, tredje og fjerde harmoniske generation, Raman lasing, og Kerr-frekvenskamme er blevet observeret. Denne demonstration repræsenterer en milepæl i udviklingen af ​​SiC fotoniske enheder.

Fotoniske integrerede kredsløb (PIC'er) og mikroresonatorer har tiltrukket stærk interesse i fotoniksamfundet. Til applikationer, at opnå lavt optisk tab er afgørende. SiC PIC'er har været under udvikling i over et årti, der er udført en masse arbejde på SiC tynde film fremstillet ved heteroepitaxial vækst. Imidlertid, kvalitetsfaktoren for disse enheder er begrænset til mindre end 10 ⁶ på grund af den høje tæthed af krystaldefekter nær vækstgrænsefladen. Indtil nu, hvordan man yderligere kan reducere det optiske tab af SiC tynde film er blevet det primære problem for videnskabsmænd at udforske fordelene ved SiC i PICs applikationer.

I et nyt blad udgivet i Lysvidenskab og anvendelse , et hold af videnskabsmænd, ledet af professor Xin Ou fra State Key Laboratory of Functional Materials for Informatics, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, det kinesiske videnskabsakademi, og kolleger har fremstillet en 4H-SiCOI-platform med ultralavt tab med en rekordhøj Q-faktor på 7,1 × 10 ⁶ . 4H-SiCOI-platformen fremstillet ved wafer-binding end udtyndingsteknikker, muliggør den samme krystallinske kvalitet som bulk højrent 4H-SiC krystal. De høje Q-resonatorer blev brugt til at demonstrere forskellige ikke-lineære processer, herunder generering af flere harmoniske op til fjerde orden, kaskade af Raman lasering, og Kerr frekvenskam. Bredbåndsfrekvenskonverteringer, herunder anden-, tredje-, fjerde harmoniske generation (SHG, THG, FHG) er blevet observeret. Kaskaderet Raman-lasing med Raman-skift på 204,03 cm ^-1 er blevet demonstreret i SiC mikroresonatorer for første gang. Ved hjælp af en dispersionskonstrueret SiC mikroresonator, Kerr-frekvenskamme, der dækker fra 1300 til 1700 nm, er opnået ved en lav indgangseffekt på 13 mW.

Demonstrationen af ​​høj Q SiC fotonikenheder repræsenterer en væsentlig milepæl i udviklingen af ​​SiC PIC'er. Dette arbejde blev også rost meget af anmelderne. "Efter min mening, dette værk er nyt, sundt og vigtigt. Jeg tror, ​​at dette arbejde vil bringe et enormt momentum for SiC integreret fotonik i de næste par år", "Jeg tror på, at dette arbejde vil være en milepæl for SiC-fotonik", "Det præsenterede arbejde her viser mikroresonator med Q op til 7,1 × 10 ⁶ , hvilket helt sikkert er et stort gennembrud i udviklingen af ​​fotoniske enheder, der udnytter SiCs unikke optiske egenskaber".