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    Una nuova piattaforma per la fotonica integrata

    (a) Processo di fabbricazione della piattaforma di materiale 4H-SiCOI incontaminata. (b) Fotografia di un substrato 4H-SiCOI in scala wafer da 4 pollici fabbricato utilizzando il metodo di incollaggio e assottigliamento, la regione di guasto è contrassegnata. (c) Variazione dello spessore totale del substrato 4H-SiCOI. (d) Immagine di un dado 4H-SiCOI. (e) Diagramma di flusso della fabbricazione di un risonatore a microdisk SiC. (f) Una micrografia elettronica a scansione (SEM) del risonatore a microdisco fabbricato. (g) Immagine SEM ingrandita della parete laterale del risonatore. inserto, la scansione al microscopio a forza atomica (AFM) della superficie superiore del risonatore. (h) Immagine SEM vista laterale del risonatore fabbricato con superficie superiore a forma di parabolica. Credito:Chengli Wang, Zhiwei Fang, Ailun Yi, Bingcheng Yang, Zhe Wang, Liping Zhou, Chen Shen, Yifan Zhu, Yuan Zhou, Rui Bao, Zhongxu Li, Yang Chen, Kai Huang, Jiaxiang Zhang, Ya Cheng e Xin Ou

    La fotonica SiC è stata sviluppata per oltre un decennio, uno dei maggiori ostacoli è la difficoltà di fabbricare film sottili di SiC a perdita ottica ultrabassa. Scienziati in Cina hanno fabbricato una piattaforma 4H-SiCOI a bassissima perdita con un fattore Q record di 7,1 × 10 6 . Processo di fotonica non lineare, compreso il secondo, terza e quarta generazione armonica, Raman laser, e pettini di frequenza Kerr sono stati osservati. Questa dimostrazione rappresenta una pietra miliare nello sviluppo dei dispositivi fotonici SiC.

    I circuiti fotonici integrati (PIC) e i microrisonatori hanno suscitato un forte interesse nella comunità della fotonica. Per le applicazioni, ottenere una bassa perdita ottica è fondamentale. I PIC SiC sono in sviluppo da oltre un decennio, molti lavori sono stati effettuati sui film sottili di SiC preparati per crescita eteroepitassiale. Però, il fattore di qualità di questi dispositivi è limitato a meno di 10 6 a causa dell'elevata densità di difetti cristallini vicino all'interfaccia di crescita. Fino ad ora, come ridurre ulteriormente la perdita ottica dei film sottili di SiC è diventato il problema principale per gli scienziati nell'esplorare i vantaggi del SiC nelle applicazioni PIC.

    In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazione della luce , un team di scienziati, guidato dal professor Xin Ou dello State Key Laboratory of Functional Materials for Informatics, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Accademia cinese delle scienze, e collaboratori hanno fabbricato una piattaforma 4H-SiCOI a bassissima perdita con un fattore Q record di 7,1 × 10 6 . La piattaforma 4H-SiCOI preparata mediante wafer-bonding rispetto alle tecniche di assottigliamento, consente la stessa qualità cristallina del cristallo 4H-SiC sfuso ad alta purezza. I risonatori ad alto Q sono stati utilizzati per dimostrare vari processi non lineari inclusa la generazione di più armoniche fino al quarto ordine, cascata Raman laser, e pettine di frequenza Kerr. conversioni di frequenza a banda larga, compreso il secondo, Terzo-, generazione di quarta armonica (SHG, THG, FHG) sono stati osservati. Lasing Raman in cascata con spostamento Raman di 204,03 cm -1 è stato dimostrato per la prima volta nei microrisonatori SiC. Utilizzando un microrisonatore SiC ingegnerizzato a dispersione, I pettini di frequenza Kerr che coprono da 1300 a 1700 nm sono stati ottenuti con una bassa potenza di ingresso di 13 mW.

    La dimostrazione di dispositivi fotonici SiC ad alto Q rappresenta una pietra miliare significativa nello sviluppo dei PIC SiC. Questo lavoro è stato anche molto apprezzato dai revisori. "Secondo me, questo lavoro è nuovo, sano e importante. Credo che questo lavoro darà un enorme impulso alla fotonica integrata SiC nei prossimi anni", "Credo che questo lavoro sarà una pietra miliare per la fotonica SiC", "Il lavoro presentato qui mostra un microrisonatore con Q fino a 7,1 × 10 6 , che è certamente un importante passo avanti nello sviluppo di dispositivi fotonici che sfruttano le proprietà ottiche uniche del SiC".

    (a) Spettri OPO misurati generati con una potenza della pompa lanciata di 10 mW. (b) Generazione di spettri Hyper-OPO quando si regola in rosso la lunghezza d'onda della pompa in risonanza vicino a 1544.848 nm. (c) Generazioni di pettini di frequenza Kerr a banda larga quando una pompa da 13 mW è stata iniettata nel microrisonatore a 1544.848 nm. Credito:Chengli Wang, Zhiwei Fang, Ailun Yi, Bingcheng Yang, Zhe Wang, Liping Zhou, Chen Shen, Yifan Zhu, Yuan Zhou, Rui Bao, Zhongxu Li, Yang Chen, Kai Huang, Jiaxiang Zhang, Ya Cheng e Xin Ou




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