CC BY
15ВКВО-2023- РАДИОФОТОНИКА И ФИС
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ КРЕМНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР НА ОСНОВЕ ENZ-СТРУКТУРЫ
Косолобов С.С. , Смирнов А.С., Земцов Д.С., Пшеничнюк И.А., Земцова А.К., Жигунов Д.М., Гарбузов К.Н., Драчев В.П.
Сколковский Институт Науки и Технологий, г. Москва * E-mail: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-126-126
Интегральная кремниевая фотоника и плазмонные эффекты в структурах на основе кремния является интенсивно исследуемыми областями и представляют обширный интерес для различных применений, включая сенсорику, оптоэлектронику, телекоммуникационные системы и радиофтонику. Современный уровень технологий предоставляет огромные возможности для изготовления фотонных интегральных схем на основе кремния, поскольку основные технологические процессы являются хорошо известными и отработанными в технологиях кремниевой микроэлектроники. Платформа кремний-на-изоляторе (КНИ), традиционно используемая как основа для формирования кремниевых интегральных компонент фотоники обладает рядом преимуществ по сравнению с другими платформами, такими как нитрид и диоксид кремния, фосфид индия и др. Одним из преимуществ технологии фотонных интегральных схем на платформе КНИ является высокий оптический контраст материалов кремний-диэлектрик, обеспечивающий компактность изготавливаемых интегральных оптических элементов.
Интегральные электрооптические модуляторы микроволнового диапазона являются одним из ключевых компонентов оптических схем. Значимость электрооптического модулятора в интегральной фотонике эквивалентна значимости полевого транзистора в микроэлектронике. Однако благодаря сравнительно невысокому электрооптическому отклику прямое использование кремния для модуляции оптического излучения, например, в схеме интерферометра Маха-Цендера, существенно ограничено. Для преодоления этого ограничения и создания широкополосного электрооптического модулятора в данной работе проведены исследования оптических и электрофизических свойств, так называемых, ENZ (epsilon-near-zero) материалов на основе пленок оксида индия-олова и оксида индия. Представлены результаты разработки, изготовления и исследования интегрального кремниевого электрооптического модулятора на основе ENZ-структуры [1,2,3]. Модулятор демонстрирует широкую полосу пропускания 40 ГГц по уровню -2 дБ и коэффициент экстинкции 1,8 дБ. Устройство содержит ENZ-структуру, состоящую из слоев золота, оксида кремния и оксида индия-олова. Слой оксида индия-олова используется как электрический контакт для подвода напряжения и как эффективный ENZ-материал. Диэлектрический слой специальной геометрии обеспечивает связь между оптической модой и плазмонной модой.
Vv/^VAa
10 20 30 40
Frequency, GHz
Рис. 1. Интегральный кремниевый электрооптический модулятор на основе ENZ-структуры.
Литература
2. D.S. Zemtsov, et al, Journal of Lightwave Technology, 41 (19), 6310 (2023)
3. D.S. Zemtsov, et al, Computer Optics; 47(2): 224-229 (2023)
4. I.A. Pshenichnyuk, et al, Physical Review B 100 (19), 195434 (2019)
126
№6 2023 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2023»
