兰州大学研究□ 团队在基于氮化硅-薄膜铌酸锂异质集成的光学模式与偏振复用器领域取得新发现
近期,兰州大学物理科学与技术学院田永辉教授课题组与澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)Arnan Mitchell教授课题组及上海交通大学苏翼凯教授课题组合作,在薄膜铌酸锂晶圆的表面╳沉积一层氮化硅薄膜,通过成熟的CMOS兼容工艺刻蚀氮化硅层可以得到氮化硅-铌酸锂异质脊√型波导,解决了直接刻蚀铌酸锂薄膜带来的波导侧壁角度等♀问题,并基于该波导实现了高性能的模式和偏振复用器件。相关结果以“Mode and Polarization-division multiplexing based on silicon nitride loaded lithium niobate on insulator platform”为题在★线发表在Laser & Photonics Reviews上,并将于当期Front Cover做简要介绍。兰州大学物理科学与技术学院博士生韩旭为论文第一作者,田永辉教授为论文通讯作者,皇家墨尔本理工大学任光辉博士为论文共同通讯作者。
由于氮化硅材料拥有略低于铌酸锂材料的折射率,因此大部分光场仍限制在铌酸锂中,如图1所示,这样的性质有利于在同一块衬底上利用铌酸锂优异的材料属性实现电光调制器和光学非线性器件。同时,氮化硅材料还拥有与△铌酸锂相似的光学透明窗口,有助于实现超宽带器件。合作团队前期在基于氮化硅-薄膜铌酸锂异质集成的光子器件方面还完成了一些相关工作:(1) 光栅耦合器 [APL Photonics 6(8), 086108, 2021],只需一步刻蚀,最大耦合效率~ -4 dB,3 dB带宽大于70 nm,是该平台∩上光栅耦合器的首次报道;(2) 电光调制器 [Optics Letters 46(23), 5986-5989, 2021],验证了对OOK信号的高速电光调制,演示的最大调制速率可达80 Gbps。
图1 (a) 直刻薄膜铌酸锂波导的制作工艺和波导中的模场图;(b) 氮化硅-薄膜铌酸锂异质波导的制作工艺和波导中的模场图。
铌酸锂是典型的各向异性晶体,基于前期的研究工作,团队研究人员通过仿真计算得到了铌酸锂不同晶体学轴的光学模式特性(图2),并率先提出了基于该平台的高性能模式和偏振复用方案:在铌酸锂晶体学Z轴方向实现模式复用,晶体学Y轴方向实现偏振复用。
图2 (a) 晶体学Y轴模式有效折射率与氮化硅脊宽度的关系;(b) 晶体学Z轴模式有效折射率与氮化硅脊宽度的关系。
器件的静态测试结果显示,在覆盖C波段的宽波长范围内,模式复用/解复用器的插入损耗低于1.46 dB,模间串扰低于-13.03 dB,偏振旋转分束器的插入损耗低于1.49 dB,偏振消光比大于17.75 dB,如图3、图4所示。进一步地,研究人员还对器件进行了40 Gbps数据传●输实验,得到的眼图清晰张开,误码率测试展示了较低的功率损失,证明所制备的器件具有良好的数据处理能力。
图3 从模式复用/解复用器的不同信道((a)-(d)依次为TE0-TE3)输〓入信号时,不同输出端口测量的传输光谱。
图4 从偏振旋转分束器的不同信道((a)、(b)依次为TE0、TM0)输入信号时,不同输出端口测量的传输光谱。
论文信息:
Mode and Polarization-division multiplexing based on silicon nitride loaded lithium niobate on insulator platform
Xu Han; Yongheng Jiang; Andreas Frigg; Huifu Xiao; Pu Zhang; Thach Giang Nguyen; Andreas Boes; Jianhong Yang; Guanghui Ren*; Yikai Su; Arnan Mitchell; Yonghui Tian*
Laser & Photonics Reviews
DOI: 10.1002/lpor.202100529
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202100529
未经允许不得转载:二九年华大学门户 » 兰州大学研究团队在基于氮化硅-薄膜铌酸锂异质集成的光学模式与偏振复用器领域取得新发现
相关推荐
- 兰州大学丹桂苑食堂入选2019年兰州市餐饮环节示范引领企业名单
- 兰州大学2020年全球校友创新创业大赛西部赛区总决赛举行
- 信息科学与工程学院赴深圳走访校友企业
- “花瓣”俏凌寒,沁雪溢幽香——化学化工学院2021年新年音乐会
- 土木工程与力学学院负责人春节慰问学院离退休老教师及留校学生
- 兰州大学召开工作调度例会 通报学校改革发展╱重大事项
- 甘肃省细颗粒物污染控制技术与装备工程研究中心获评优秀
- 明亮精致之室,文明宿舍之风——兰州大学宿舍文化引广泛关注
- 外国语学院负责人看望→部分在兰退休教职工
- 省教育厅厅长王海燕一行来校对接部省市共建兰州大学相关工作
- 兰州大学动物医学与生物安全学院教师聘任大会举行
- 让各类人才的创造活力竞相迸发 聪明才智充Ψ分涌流——时隔13年兰州大学再次召开人才工作会议
- 兰州大学首次获批国家民委“一带一路”国别和区域研究中心
- 兰州大学校友总会办公室(教育发展基金会办公室)联合绿色金融研究院开展学生助理岗前培训工作
- 兰州大学参加教育部关工委2021年“读懂中国”活动启动仪式和培训视频会
- 兰州大学吴小丹教授在定量遥感¤真实性检验方面取得最新研究成果
- 兰州大学萃英学院举行2020年新生座谈会
- 【科学头条】黄河你从哪里来?——兰州大学科研成果揭示百万年来黄河的“前世今生”
- 王雪华副教授学术讲座在管理学院举办
- 多措并举,特色发展:文学院2019年国际化办学侧记
新闻公告
- 兰大学子在甘肃省大学生演讲大赛中获得佳绩 12-31
- 兰州大学人民号入选2021年度优秀高校创作者名单 12-31
- 兰州大学举行社会科学界联合会成立暨第一次代表大会 12-31
高考招生
- 兰州大学2017年招生章程 08-05
- 兰州大学2018年本科生招生章程 08-05
- 兰州大学2016年招生章程 08-05
- 兰州大学2014年招生章程 08-05
- 兰州大学2015年招生章程 08-05
- 兰州大学2013年招生章程 08-05
- 兰州大学2011年招生章程 08-05
- 兰州大学2009年招生章程 08-05
- 兰州大学2010年招生章程 08-05
- 兰州大学2007年招生章程 08-05