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基于LIGENTEC厚氮化硅光集成芯片反射腔的近中红外激光

摘要:来自芬兰的研究团队在"Laser and Photonics Reviews"报道了基于GaSb/GaInAsSb量子阱和LIGENTEC低损耗Si3N4光子集成光路反射腔的宽调谐(2.47-2.64微米)混合激光器。

  近日,来自芬兰的研究团队在"Laser and Photonics Reviews"报道了基于GaSb/GaInAsSb量子阱和LIGENTEC低损耗Si3N4光子集成光路反射腔的宽调谐(2.47-2.64微米)混合激光器。

  原文标题“Widely Tunable (2.47–2.64 μm) Hybrid Laser Based on GaSb/GaInAsSb Quantum-Wells and a Low-Loss Si3N4 Photonic Integrated Circuit”,作者Samu-Pekka Ojanen, Jukka Viheri?l?, Nouman Zia, Eero Koivusalo, Joonas Hilska, Heidi Tuorila, Mircea Guina. 原文链接请在浏览器中打开:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202201028

  “使用氮化硅波导平台制造的光子集成光路在从可见光延伸到2微米以上的宽波长区域表现出低损耗。利用这一特点,我们展示了一个高性能的集成激光器,在2.6微米的波长区域附近表现出广泛的波长可调性。该激光器是基于一个氮化硅光子集成光路,包含一个可调谐的反射器和一个AlGaInAsSb/GaSb量子阱增益元件。我们展示了该激光器170纳米(2474-2644纳米)的波长调谐范围和室温下最大功率为6.4毫瓦的单模连续工作,这是有史以来基于光集成芯片的可调谐激光器所报道的超过2.1微米的最高连续输出功率和超过1.7微米的最宽调谐范围。该性能是通过利用在氮化硅中实现的几个基本构件来实现的,即低损耗的Y型支管,倒锥,和一个自由光谱范围≈160纳米的双环谐振器。此外,使用LIGENTEC氮化硅波导探索了波长覆盖的极限,并表明该平台支持低传播损耗至3.5微米。最后,我们分析了在氮化硅和GaSb波导之间实现改进的模式匹配的可能性,可以进一步提高这种混合激光平台的性能,并支持波长扩展到3微米以上。”

  本文首次展示了2.6微米波长区域的Si3N4-GaSb混合激光器,它利用两个热可调微环谐振腔MRR之间的游标效应作为波长过滤和调谐机制。混合激光器的工作电压为1.7V,注入电流为300mA,这表明基于GaSb的集成平台适合于低功耗的应用,如可穿戴式传感器。

  图1. 本工作中展示的具有宽波长可调性的GaSb/Si3N4混合激光器的示意图。该混合激光器包括一个基于GaSb的反射式半导体光放大器(RSOA),在2.47-2.64微米的波长区域提供增益。RSOA的p面朝下粘接在一个AlN子座上,并与一个氮化硅芯片边缘耦合,它由一个电阻可调的双环谐振器组成。该光路有一个移相器,允许PIC与RSOA进行相位匹配。RSOA和PIC的表面有抗反射(AR)涂层,以减少寄生反射并最大限度地提高传输。

  图2. a)Si3N4 1.65微米×0.8微米波导的二维基本TE模场图示以及b)螺旋波导的损耗与螺旋长度的关系图。

  图3. 氮化硅芯片光路示意图。红线代表氮化硅波导,黄色区域代表电阻式加热移相器。

  图4. a)优化的Y型支路结构,b)插入损耗和Y型支路数量的关系图。

  图5. 在室温下注入325毫安电流,混合激光器输出功率与波长的关系。

  Reference:“Widely Tunable (2.47–2.64 μm) Hybrid Laser Based on GaSb/GaInAsSb Quantum-Wells and a Low-Loss Si3N4 Photonic Integrated Circuit”, Samu-Pekka Ojanen, Jukka Viheri?l?, Nouman Zia, Eero Koivusalo, Joonas Hilska, Heidi Tuorila, Mircea Guina. Laser and Photonics Reviews, 2023.原文链接:

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lpor.202201028

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