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低损耗和高宽带的非易失性相变方向耦合器开关研究
作者: irglass 时间: 2019-03-27 浏览:558 次

    近日,我室徐培鹏副研究员(第一和通讯作者)在ACS Photonics 期刊上发表了题为“Low-Loss and Broadband Nonvolatile Phase-Change Directional Coupler Switches”的论文。(https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acsphotonics.8b01628)
    现场可编程门阵列(FPGA)的光学等效物对于大规模光子集成电路有着很大的吸引力。以前依赖于易失性的热光或电光效应的可编程光子器件通常尺寸较大且能耗较高。得益于在相变时的折射率变化大且具有非易失的特性,相变材料(PCM)提供了一个有效的解决方案。然而,PCM中的较大的光学损耗容易引起严重的问题。在本文中,通过利用非对称定向耦合器设计,我们提出了非易失性PCM包层的硅光子1×2和2×2开关,器件具有~1 dB的低插入损耗和~30μm的紧凑耦合长度,同时保持在30nm的带宽上超过-10dB的较小的串扰。我们所报道的光学开关将会用作光学FPGA中网格的构建块,在诸如光学互连,神经形态计算,量子计算和微波光子学的应用中发挥作用。

图1 (a)基于2×2方向耦合器的开关原理图;GST分别处在(b)非晶态和(c)晶态时的归一化光场强度分布图。

图2 (a)基于2×2方向耦合器开关的光学显微镜图;(b)器件的扫描电子显微镜图(c)突出显示耦合区域的放大视图;GST处在(d)非晶态和(e)晶态时测量得到的透射频谱。