Skema Modulator Elektroabsorpsi Berdasarkan Germanium / Silikon Germanium Unixial Multiple Quantum Wells

Karena konsumsi daya yang serius dan kendala bandwidth dari pengembangan sirkuit terintegrasi skala besar, interkoneksi on-chip telah dianggap sebagai jalur pengembangan potensial. Silicon Photonics adalah platform yang paling cocok untuk mengintegrasikan optik dan elektronik, tetapi dibatasi oleh perangkat aktif. Bahan paduan germanium Germanium dan silikon telah menerima lebih banyak perhatian baru -baru ini. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa energi bandgap langsung dari germanium sesuai dengan panjang gelombang dalam pita C, sedangkan tepi valley cardgap l tidak langsung hanya 140 eV di bawah lembah celah pita langsung. Para peneliti telah mengusulkan dan mengembangkan berbagai metode yang kompatibel dengan CMOS untuk mengubah struktur pita bahan yang berhubungan dengan germanium, termasuk sumur germanium / silikon germanium kuantum, struktur mikro germanium yang kosong, dan paduan germanium-tin. Di bidang modulator berbasis silikon, Modulator Germanium / Silikon Germanium Quantum Well Electro-Absorption memiliki keunggulan ukuran kecil dan konsumsi daya rendah. Karena efek pengurungan kuantum, energi penyerapan celah pita langsung dari sumur germanium / silikon germanium kuantum lebih besar dari bahan germanium. Sumur germanium selebar 10 nm sebelumnya beroperasi pada tegangan bias nol pada 1420 nm. Meskipun tepi penyerapan dapat diatur dengan menerapkan tegangan bias yang berbeda, kontras penyerapan juga memburuk dengan meningkatnya tegangan bias. Tegangan bias yang lebih tinggi tidak cocok untuk integrasi skala besar. Dengan demikian, panjang gelombang operasi Germanium / silikon germanium beberapa kuantum modulator elektroabsorpsi sumur terbatas.

Wuhan Optoelektronika Laboratorium Nasional Perangkat Optoelektronik dan Profesor Laboratorium Fungsional Terpadu Sun Junqiang Mahasiswa doktoral seperti Gao Jian-Feng mengusulkan skema modulator elektroabsorpsi sumur Germanium / Silikon Germanium Multi-Quantum. Skema ini sangat memperluas rentang panjang gelombang kerja dari modulator elektroabsorpsi dari sumur multi-kuantum germanium / silikon germanium, dan dapat meningkatkan kontras penyerapan mode TE. Dengan memperkenalkan strain tarik uniaksial 0,18% -1,6%, modulator elektroabsorpsi nol-bias yang mencakup kisaran panjang gelombang 1380-1550 nm dapat dibuat pada chip 10/12 nm GE / Si 0,19 GE 0,81. Untuk aplikasi Waveguide, sumur germanium germanium kuantum uniaksial tarik germanium / silikon telah meningkatkan kontras penyerapan TE dan menekan penyerapan TM. Pada 1,6% regangan tarik uniaksial dan tegangan operasi 0V / 2V, kontras penyerapan TE meningkat 3,1 dB dan koefisien penyerapan TM dikurangi dengan dua pertiga. Kontras penyerapan TE yang ditingkatkan dan rentang panjang gelombang operasi yang luas membuat perangkat ideal untuk integrasi pandu gelombang dan aplikasi modulasi efisiensi tinggi.

Hasil Penelitian "Desain dan Analisis Modulator Penggabungan Elektro dengan GE / SIGE Multiple Quantum Wells yang ditekankan secara uniaksial" diterbitkan 2 Mei 2017, diterbitkan dalam jurnal OSA Optics Express (Vol.25, No.10, hlm., 2017) majalah. Penelitian ini didanai oleh National Science Science Foundation of China (61435004).

(A) GE / SIGE Struktur sumur multiple kuantum. (B) Diagram skematis dari struktur modulator elektroabsorpsi berdasarkan jembatan mikro tersuspensi. (C) Distribusi tensor stereo εxx. (D) Tensor regangan bidang XY εxx (E) Komponen bidang Mode Distribusi EY dari mode fundamental semu-te pada panjang gelombang 1550 nm.