Esquemas de modulador de eletroabsorção baseados em germânio tensionado uniaxial / silício germânio múltiplos poços quânticos

Devido ao consumo grave de energia e às restrições de largura de banda do desenvolvimento de circuitos integrados em larga escala, a interconexão no chip foi considerada um caminho potencial de desenvolvimento. A Silicon Photonics é a plataforma mais adequada para integrar óptica e eletrônica, mas é restringida por dispositivos ativos. Os materiais de liga de germânio e silício de germânio receberam cada vez mais atenção recentemente. Isso se deve ao fato de que a energia direta do germânio corresponde a um comprimento de onda na banda C, enquanto a borda indireta do vale de banda L está apenas 140 eV abaixo do vale direto do BandGap γ. Os pesquisadores propuseram e desenvolveram vários métodos compatíveis com CMOS para alterar a estrutura da banda dos materiais relacionados a germânio, incluindo poços quânticos de germânio / silício de germânio, microestruturas vagas de germânio e ligas de germânio-Tin. No campo do modulador baseado em silício, o modulador de eletro-absorção de germânio / silício de germânio tem as vantagens de tamanho pequeno e baixo consumo de energia. Devido ao efeito de confinamento quântico, a energia de absorção de bandGAP direta do poço quântico de germânio / silício de germânio é maior que a do material de germânio. O poço quântico de germânio de 10 nm de 10 nm opera com tensão de viés zero a 1420 nm. Embora a borda da absorção possa ser regulada aplicando uma tensão de polarização diferente, o contraste de absorção também se deteriora com o aumento da tensão de polarização. A maior tensão de viés não é adequada para integração em larga escala. Assim, o comprimento de onda operacional do modulador de eletroabsorção quântico de germânio / silício de germânio é limitado.

Wuhan Optoeletrônica Laboratório Nacional Dispositivos Optoeletrônicos e Professor de Laboratório Funcional Integrado Sun Junqiang Liderança de doutorado como Gao Jian-Feng propôs um esquema de modulador de gemonium / silicone de gemonium de alemão de gemonium uniaxial. O esquema amplia muito a faixa de comprimento de onda de trabalho do modulador de eletroabsorção do poço multi-desenhista de germânio / silício germânio e pode melhorar o contraste de absorção do modo TE. Ao introduzir uma cepa de tração uniaxial de 0,18% -1,6%, um modulador de eletroabsorção de polares zero, cobrindo uma faixa de comprimento de onda de 1380-1550 nm, pode ser fabricado em um chip GE / Si 0,19 GE 0,81 de 10/12 nm. Para aplicações de guia de ondas, a tensão de tração uniaxial de germânio / silicone germânio poços quânticos aumentaram o contraste de absorção de TE e suprimiram a absorção da TM. A 1,6% de tensão de tração uniaxial e tensão operacional de 0V / 2V, o contraste de absorção de TE foi aumentado em 3,1 dB e o coeficiente de absorção de TM foi reduzido por dois terços. O contraste de absorção de TE aprimorado e a ampla faixa de comprimento de onda de operação tornam o dispositivo ideal para integração de guia de ondas e aplicações de modulação de alta eficiência.

O resultado da pesquisa "Design e análise de moduladores de absorção de eletro com vários poços quânticos Ge / Sige Uniaxialmente", publicado em 2 de maio de 2017, é publicado no Journal Optics Express da OSA (Vol.25, No.10, pp., 2017) revista. A pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (61435004).

(A) GE / SIGE Múltipla estrutura de poço quântico. (B) Diagrama esquemático da estrutura de um modulador de eletroabsorção com base em uma micro-ponte suspensa. (C) distribuição estéreo tensor εxx. (D) A deformação do plano XY Tensor εxx (e) Componente de campo EY Distribuição do modo fundamental quase-te no comprimento de onda de 1550 nm.