단축 장력 게르마늄 / 실리콘 게르마늄 다수의 양자 우물에 기초한 전기 흡수 조절기 체계

대규모 통합 회로 개발의 심각한 전력 소비 및 대역폭 제약으로 인해 온칩 상호 연결은 잠재적 개발 경로로 간주되었습니다. Silicon Photonics는 광학 및 전자 장치를 통합하기에 가장 적합한 플랫폼이지만 활성 장치에 의해 제한됩니다. 게르마늄과 실리콘 게르마늄 합금 재료는 최근 점점 더 많은 관심을 받았다. 이는 게르마늄의 직접 밴드 갭 에너지가 C 밴드의 파장에 해당하는 반면, 간접 밴드 갭 L 밸리 가장자리는 직접 밴드 갭 γ 밸리 아래에서 140 eV에 불과하기 때문입니다. 연구원들은 게르마늄 / 실리콘 게르마늄 양자 웰스, 빈 게르인 미세 구조 및 게르마늄 틴 합금을 포함한 게르마늄 관련 물질의 밴드 구조를 변화시키기 위해 다양한 CMOS 호환 방법을 제안하고 개발했습니다. 실리콘 기반 변조기 필드에서, 게르마늄 / 실리콘 게르미늄 양자 우물 전기 흡수 조절기는 작은 크기와 저전력 소비의 장점을 갖는다. 양자 제한 효과로 인해, 게르마늄 / 실리콘 게르마늄 양자 우물의 직접 밴드 갭 흡수 에너지는 게르마늄 물질의 것보다 큽니다. 이전 10 nm 너비의 게르마늄 양자는 1420 nm에서 제로 바이어스 전압에서 작동합니다. 상이한 바이어스 전압을 적용함으로써 흡수 에지가 조절 될 수 있지만, 흡수 조영은 또한 바이어스 전압이 증가함에 따라 악화된다. 더 높은 바이어스 전압은 대규모 통합에 적합하지 않습니다. 따라서, 게르마늄 / 실리콘 게르마늄 다중 양자 우물 전기 흡수 조절기의 작동 파장은 제한적이다.

Wuhan Optoelectronics National Laboratory Optoelectronic 장치 및 통합 기능 실험실 교수 Sun junqiang Gao Jian-Feng과 같은 박사 과정 학생들은 일축 인장 균주 Germanium / Silicon Germanium Multi-Quantum 우물 전기 흡수 변조 체계를 제안했습니다. 이 방식은 게르마늄 / 실리콘 게르마늄 다중 쿼터의 전기 흡수 조절기의 작동 파장 범위를 크게 확대하고 TE 모드의 흡수 대비를 향상시킬 수 있습니다. 0.18% -1.6%의 일축 인장 변형을 도입함으로써, 1380-1550 nm의 파장 범위를 덮는 제로 바이아스 전기 흡수 변조기는 10/12 nm GE / SI 0.19 GE 0.81 칩에 제조 될 수있다. 도파관 응용의 경우, 단축 인장 균주 게르마늄 / 실리콘 게르마늄 양자 우물은 TE 흡수 조영을 향상시키고 TM 흡수를 억제했습니다. 1.6%의 단축 인장 변형 및 0V / 2V 작동 전압에서, TE 흡수 조영은 3.1 dB 증가하고 TM 흡수 계수는 2/3만큼 감소되었다. 향상된 TE 흡수 대비 및 넓은 작동 파장 범위는이 장치가 도파관 통합 및 고효율 변조 응용 프로그램에 이상적입니다.

연구 결과 "2017 년 5 월 2 일에 발표 된 불일치 스트레스 GE / SIGE 다중 양자 우물을 갖는 전기 흡수 조절제의 설계 및 분석"은 OSA의 저널 Optics Express (Vol.25, No.10, pp., 2017)에 발표되었습니다. 잡지. 이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (61435004)에 의해 자금을 지원 받았다.

(a) GE / SIGE 다중 양자 우물 구조. (b) 현탁 된 마이크로 브리지에 기초한 전기 흡수 변조기의 구조의 개략도. (c) 스테레오 텐서 εxx 분포. (d) 1550 nm 파장에서 준 TE 기본 모드의 XY 평면 변형 텐서 εXX (E) 모드 필드 성분 EY 분포.