低损耗硫系光波导器件二次镀膜法制备研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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低损耗硫系光波导器件二次镀膜法制备研究
作者: irglass 时间: 2024-03-19 浏览:386 次

       近日,我室硕士研究生王腾(第一作者)和张巍副教授(通讯作者)在Optics Express期刊上发表了题为“Low-loss chalcogenide photonic devices with a secondary coating method”的论文(2024, 32(6):10527-10534. IF=3.894 ),文章链接:https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-32-6-10527&id=547718

       微纳尺度波导的主要挑战之一是传输损耗,这是由波导芯层和衬底之间界面处的高电场振幅引起的。在传统的光子器件干法刻蚀工艺中,刻蚀效果受到多种影响,通常会导致相对较大的侧壁粗糙度和较高的传输损耗,极大限制了波导器件的光学性能。

       本研究使用实验室现有的干法刻蚀工艺制备Ge-Sb-Se波导器件,然后在波导器件表面再通过热蒸发法镀上一层厚度仅为10 nm的同组分Ge-Sb-Se薄膜,由于这层薄膜的厚度小,所以不改变传输光束的模场。形貌表征的结果显示二次镀膜后,波导的侧壁粗糙度从11.96 nm降低到6.52 nm,降幅约为45.5%;传输损耗测试结果显示在1550 nm波长下波导传输损耗从2.6 dB/cm下降到1.8 dB/cm,降低了约30%。此外,利用这种方法制备出硫系微环谐振腔,测试结果显示相同结构参数的微环腔品质因数从3.03×104提升到4.47×104,提升了47.5%。本工作的研究为获得低损耗高性能硫系光波导器件提供了一种简单可行的方法。

图1 二次镀膜法工艺流程

图2 二次镀膜前后波导损耗值

图3 (a) 二次镀膜前微环谐振腔的透射光谱;(b) 在(a)图中红色框内的单个谐振峰放大图;(c) 二次镀膜后微环形谐振腔的传输光谱;(d) 在(c)图中红色框内的单个谐振峰放大图。