研究目的
展示了一种基于包含硅-锗锑碲(Ge2Sb2Te5,GST)混合波导的定向耦合器的非易失性光开关,以降低光开关中的静态功耗。
研究成果
基于硅-GST混合波导定向耦合器实现的非易失性光开关展现出优异性能,具有高消光比和低插入损耗。GST材料的非易失特性提供了自保持功能,无需静态功耗即可维持开关状态。未来研究可探索低损耗相变材料与绝热定向耦合器设计以提升性能。
研究不足
交叉状态下的插入损耗主要由GST材料损耗引起。通过采用GeSe和Ge2Sb2Se4Te1等低损耗相变材料可改善性能。此外,设计绝热定向耦合器能够提升定向耦合器的带宽。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用由硅波导与负载GST的硅波导构成的定向耦合器(DC)。其工作原理基于GST材料在非晶态与晶态之间的相变来调控光传播。
2:样本选择与数据来源:
器件制备于SOI晶圆上,其中一条硅波导顶部沉积有GST。硅和二氧化硅的折射率分别取值为3.4764和1.444。
3:4764和444。
实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括用于GST沉积的射频溅射系统、用于图案化的电子束光刻技术以及用于硅波导定义的电感耦合等离子体(ICP)干法刻蚀。材料包含Ge2Sb2Te5(GST)和ZEP-520电子束光刻胶。
4:实验流程与操作步骤:
制备过程包含晶圆清洗、旋涂电子束光刻胶、电子束光刻、ICP干法刻蚀、GST沉积及剥离工艺。通过可调谐连续波(CW)激光器测量透射光谱。
5:数据分析方法:
采用有限差分本征模(FDE)求解器和三维时域有限差分(3D-FDTD)方法计算光学传输特性与波导模式。
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