Электроабсорбционные схемы модулятора на основе одноосного натяжения германия / кремния Германия множественные квантовые скважины

Из-за серьезных ограничений энергопотребления и полосы пропускания в разработке крупномасштабных интегрированных цепей, взаимосвязь на чипе рассматривалась как потенциальный путь развития. Силиконовая фотоника является наиболее подходящей платформой для интеграции оптики и электроники, но ограничена активными устройствами. Германия и кремниевые сплавные материалы в Германия в последнее время получали все больше внимания. Это связано с тем, что энергия прямой полосы германия соответствует длине волны в полосе C, тогда как косвенная лента -края долины долины составляет всего 140 эВ ниже γ -долины с прямой полосой. Исследователи предложили и разработали различные CMOS-совместимые методы для изменения полосовой структуры материалов, связанных с германия, в том числе германия / кремниевые квантовые скважины, вакантные микроструктуры Германия и сплавы Германия. В поле модулятора на основе кремния, модулятор электро-поглощения германия / кремний германия квантовой скважины имеет преимущества небольшого размера и низкого энергопотребления. Благодаря квантовому эффекту ограничения, энергия поглощения прямого полос в германии / кремниевой германии квантовой скважины больше, чем у материала Германия. Предыдущая квантовая скважина в ширину 10 нм работает при нулевом напряжении смещения при 1420 нм. Хотя край поглощения можно регулировать путем применения другого напряжения смещения, контраст поглощения также ухудшается с увеличением напряжения смещения. Более высокое напряжение смещения не подходит для крупномасштабной интеграции. Таким образом, рабочая длина волны германия / кремниевого германии с множественным квантовым скважинным модулятором с помощью электроабсорбционного модулятора ограничена.

Вухан Оптоэлектроника Национальная лабораторная лабораторная оптоэлектронная устройства и интегрированная функциональная лаборатория профессор Сан Джункян ведущих учащихся докторантов, таких как Gao Jian-Feng, предложили одноосную растянувшуюся схему модулятора по модулятору в одноосном растяжении. Схема значительно расширяет диапазон рабочих длин волн электроабсорбционного модулятора германия / кремния в германии скважина и может улучшить контраст поглощения режима TE. Внедряя одноосную растягивающую деформацию 0,18% -1,6%, модулятор с нулевым смещением, покрывающий диапазон длины волны 1380-1550 нм, может быть изготовлен на чипе 10/12 нм GE / SI 0,19 GE 0,81. Для применения волновода у одноосного растягивающего штамма германия / кремниевого германии квантовые скважины имеют повышенный контраст поглощения TE и подавляли поглощение TM. При 1,6% одноосного растягивающего деформации и рабочего напряжения 0 В / 2 В, контраст поглощения TE был увеличен на 3,1 дБ, а коэффициент поглощения TM был уменьшен на две трети. Улучшенный контраст поглощения TE и широкий диапазон длиной волн рабочих волн делают устройство идеальным для интеграции волновой и высокоэффективной модуляции.

Результат исследования «Проектирование и анализ модуляторов электро-поглощения с многооседжением с множественными квантовыми скважинами GE / SIGE, опубликованным 2 мая 2017 года, опубликовано в журнале OSA Optics Express (Vol.25, № 10, с., 2017) журнал. Исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (61435004).

(A) GE / SIGE Многократная квантовая скважина структура. (Б) Схематическая диаграмма структуры электроабсорбционного модулятора на основе подвесного микроэлемента. (C) Стерео -тензор εxx распределение. (D) Тензор деформации плоскости XY εxx (e) Полевой компонент EY Distribution Ey Fundamental Mode на длине волны 1550 нм.