Elektrik və Elektronika Mühəndisləri İnstitutu tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriTədqiqatçılar indi genişlənə bilən praktik tətbiqlər üçün kvant nöqtəli lazerləri silikon çipletlərə inteqrasiya etmək üçün səmərəli texnika işləyib hazırlayıblar. Kredit: Openverse-də karlsbad https://openverse.org/image/baf603fd-a4c8-49f8-9b89-667a56ab21e7?q=silicon+chip&p=17

Birbaşa silikon fotonik çiplər üzərində istehsal olunan lazerlər xarici lazer mənbələrinə nisbətən daha çox miqyaslılıq kimi bir sıra üstünlüklər təklif edir. Bundan əlavə, bu “monolitik” inteqrasiya edilmiş lazerləri olan fotonik çiplər, standart yarımkeçirici tökmə zavodlarında istehsal oluna bilsələr, kommersiya baxımından əlverişli ola bilər.

III-V yarımkeçirici lazerlər silikon substratda indium arsenid kimi lazer materialının kristal təbəqəsini birbaşa böyütməklə fotonik çiplərlə monolit şəkildə birləşdirilə bilər . Bununla belə, bu cür inteqrasiya olunmuş lazer mənbəyi olan fotonik çiplər III-V yarımkeçirici material və silisiumun strukturları və ya xassələri arasında uyğunsuzluq səbəbindən istehsal etməkdə çətinlik çəkir. Fotonik çipdə lazer mənbəyindən silisium dalğa ötürücülərinə köçürmə zamanı “birləşmə itkisi” və ya optik gücün itirilməsi monolit şəkildə inteqrasiya olunmuş lazerlərlə fotonik çiplər istehsal edərkən başqa bir narahatlıq doğurur.

Journal of Lightwave Technology jurnalında bu yaxınlarda dərc olunmuş araşdırmada , ABŞ-ın Kaliforniya Universitetindən Dr. Rosalin Koscica və onun komandası indium arsenid kvant nöqtəsi (QD) lazerlərini silikon fotonik çipletlərə monolit şəkildə uğurla inteqrasiya etdilər.

Dr. Koscica’ya görə, “Fotonik inteqral sxem (PIC) tətbiqləri daha sıx komponent inteqrasiyasına icazə vermək üçün kiçik cihaz izi olan çipdə işıq mənbələrini tələb edir.”(a) 4 mm III-V qazanc mühiti olan inteqrasiya olunmuş cihaz, çip üzərindəki silikon fotonikası ilə birləşdirilmiş, sınaq altında təsvir edilmişdir. (b) İnteqrasiya edilmiş lazerin silsiləsi boyunca sxematik kəsişmə və əlaqəli silisium fotonikası. (c) 60° əyilmiş lazer silsiləsinin SEM en kəsiyi. (d) 1310 nm lazer rejiminin Lumerical MODE simulyasiyası. (e) BCB boşluq doldurulduqdan sonra inteqrasiya olunmuş lazer silsiləsinin son tərəfinin SEM-i, 30° əyilmiş. BCB identifikasiya üçün mavi rəngdədir. (f) Optik yolu göstərən (a)-dan qutulu sahədə silikon fotoniklərin yaxından görünüşü: SiN giriş dalğası, Si halqası, SiN DBR və çıxış dalğa ötürücü. Kredit: Lightwave Technology jurnalı (2025). DOI: 10.1109/JLT.2025.3555555

Bu monolitik inteqrasiyaya nail olmaq üçün müəlliflər üç əsas konsepsiyanı birləşdirdilər: monolit inteqrasiya üçün cib lazer strategiyası, daha kiçik ilkin boşluq ölçüsü üçün həm metalüzvi kimyəvi buxarın çökdürülməsi, həm də MBE-ni özündə birləşdirən iki addımlı material böyüməsi sxemi və monolit silsilələr üzərində optik şüa disvergensiyasını minimuma endirmək üçün polimer boşluq doldurma yanaşması. çipletlər.

Sınaq zamanı monolit şəkildə inteqrasiya olunmuş lazerləri olan çipletlər kifayət qədər aşağı birləşmə itkisi nümayiş etdirdi. Nəticədə, QD lazerləri çipletlər daxilində bir O-band dalğa uzunluğunda səmərəli işləyir. O-band dalğa uzunluğu arzuolunandır, çünki o, aşağı dispersiyaya malik fotonik cihazlarda siqnalların ötürülməsinə imkan verir. Vahid tezlikdə lazer silisiumdan hazırlanmış halqa rezonatorları və ya silikon nitriddən hazırlanmış paylanmış Bragg reflektorları istifadə etməklə həyata keçirilir.

“Bizim inteqrasiya olunmuş QD lazerlərimiz 35 °C temperaturda işləyərkən 105 °C-ə qədər yüksək temperatur və 6,2 il istifadə müddəti nümayiş etdirdi” dedi Dr. Koscica.

Lazer inteqrasiyası texnikası iki səbəbə görə geniş şəkildə tətbiq olunma potensialına malikdir. Birincisi, fotonik çipləri standart yarımkeçirici tökmə zavodlarında istehsal etmək olar. İkincisi, QD lazer inteqrasiyası texnikası geniş və ya mürəkkəb dəyişikliklərə ehtiyac olmadan bir sıra fotonik inteqrasiya edilmiş çip dizaynı üçün işləyə bilər.

Təklif olunan inteqrasiya texnikası, silikon fotonik komponentlərini dəyişdirərək, praktik tətbiqlər üçün çipdə olan işıq mənbələrinin miqyaslana bilən, sərfəli monolit inteqrasiyasına yol açmaqla müxtəlif fotonik inteqral sxem dizaynlarına tətbiq oluna bilər .

Daha çox məlumat: Rosalyn Koscica və digərləri, In-Pocket Heteroepitaxy tərəfindən Silikon Fotoniklərə Monolitik İnteqrasiya Edilmiş Quantum Dot DBR Lasers, Journal of Lightwave Technology (2025). DOI: 10.1109/JLT.2025.3555555

Elektrik və Elektronika Mühəndisləri İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir