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硅基量子点激光器与硅波导单片集成开展

来源:安博电竞酒店北京发表日期:2023-08-15 04:19:15浏览量:1

  芯片的开展的新趋势。近年来,在硅衬底上直接外延成长III-V族量子点(QD)激光器取得了明显的开展,为硅基光电集成奠定了坚实的根底,但没有完成硅基激光器与光电子器材的单片集成。

  中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家研讨中心张建军、王霆、王子昊近年来一向聚集于面向大规模硅基光电子集成的硅基片上光源,在硅基可集成激光器方向取得了重要开展,在国际上相关研讨范畴中处于前列。近年来的代表性作业包含完成了最宽的平顶量子点频梳激光器,四个激光器阵列可到达4.8 Tbit/s的传输速率(Photon. Res. 2022; 10, 1308);经过相位调控的自注入确定办法完成了硅基外延III-V族窄线宽量子点激光器(Photon. Res. 2022; 10, 1840);首先完成了SOI基单片集成的InAs量子点单横模激光器(ACS Photon. 2023; 10, 1813)。

  团队近期与上海交通大学苏翼凯、郭旭涵及松山湖资料实验室韦文奇等人协作,在团队前期高质量硅基III-V族资料根底上,提出硅基嵌入式外延办法,将InAs/GaAs量子点激光器与硅波导集成在同一SOI衬底上(图1),成功将硅基激光器的光经过端面耦合到硅波导,初次完成了激光器与波导的单片集成,被审稿人点评为“具有巨大科学和技能影响力的超卓研讨作业,这是集成光子范畴的重大开展”。

  研讨人员研讨了嵌入式激光器的不一样的温度L-I曲线及耦合后的输出功率。在接连波(CW)电流操作形式下激光器激射温度可至95℃以上,室温阈值电流约为50 mA。注入电流为250 mA时,最大输出功率为37 mW。在注入电流为210 mA时,嵌入式激光器经过硅波导耦合输出的光学功率到达6.8 mW(图2)。此外,研讨还发现与常见的具有单个顶级的反向锥形耦合器比较,具有多个锥形顶级的边际耦合器因为其光斑尺度与激光器的形式概括更类似,因而具有更高的耦合功率和更好的对准容差。

  图2. SOI基集成III-V族量子点激光器的作业特性 相关研讨结果以“Monolithicintegration of embedded III-V laserson SOI”为题宣布在Light: Science & Application 杂志上(Light. Sci. Appl.12, 84 (2023) ),该文章的榜首作者为中科院物理所博士后韦文奇(现松山湖资料实验室副研讨员),博士生杨礴,副研讨员王子昊与上海交通大学博士生何安。通讯作者为张建军研讨员、王霆副研讨员、苏翼凯教授和郭旭涵副教授。 上述研讨作业得到了国家重点研制计划,国家自然科学杰出青年基金、面上基金,中科院青促会的支撑。

  器材要更远一些。原文见王阳元院士在“纳米CMOS器材”书中写的序(2004年1月科学出书社出书)。 :

  因为具有灵敏度较高、耐高温、抗电磁场搅扰才能强、微型等长处,特别适合于在特别环境中的运用。扼要介绍了全反射光

  进行了辐照这次,运用31兆电子伏质子。这些新颖的结构1.55 11m光通信的杰出功用表现出比

  详解 /

  与光频梳先进工艺 /

  阱功用比照 /

  (Si)资料发光功率低,因而将发光功率高的III-V族半导体资料如砷化镓(GaAs)外延在CMOS兼容Si

  被公认为最优的片上光源计划。因为Si与GaAs资料间存在大的晶格失配、极性失配和热膨

  度高、低成本的CMOS工艺为根底,将传统光学系统所需的巨量功用器材高密度

  在同一芯片上,提高芯片的信息传输和处理才能,可大规模的运用于超大数据中心、5G、物联网、超级计算机、人工智能等新式范畴。

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