【s10菠菜】CMOS蓝宝石上硅工艺产生宽中红外超连续谱

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硅具有在1.5m左右的通信频带中众所周知的光电子能力和绝缘体上的硅(SOI )形式为2.5m频带的功能性,此外,现在蓝宝石上的硅(SOS )纳米线从1.9m到6m以上,倍频中红外(mid ) 这种宽带超强连续光谱光源是通过有序金属氧化物半导体(CMOS )工艺构建的,包括澳大利亚悉尼大学光学系统超强高频设备中心(CUDOS )、麦考瑞大学和SilannaSemiconductor公司、澳大利亚国立大学该研究小组回答说,这种中红外超强倒数光源是迄今为止任何硅平台产生的光谱最长、波长最长的光源。 小型廉价的中红外光更重要,特别是应用于十亿分之一(PPB )到万亿分之一级的分子传感。 硫系玻璃光纤已经展示了13m以上的超强连续光谱生成,但CMOS兼容的SOS平台获得了扩张性,将来将远远超过以往硅窗的中红外超强连续光谱光源的新非线性构筑(成本效率) 超强连续光谱SOS的第一个SOS波导是在2010年制作的,在4.5m处的损失是4.3dB/cm。

为了防止一般在2.5m以上波段的硅中产生的更高的多光子吸收,设计了SOS纳米线,用2.4m0.48m的纳米线将泵波长的分散和光学损失最小化。 用化学水解和去除氧化物的方法处理纳米线以减少表面粗糙度,同时用于比较宽的纳米线以提高模式约束,将4m下的传输损失最小化到1.00.3dB/cm的水平。 为了生成超强连续光谱,从可回波光参量放大器(OPA )输入的波长3.7m、脉长320fs、重复频率20MHz的光束输出到纳米线的TE模式,光束后传输到单色仪,1.5~4.8m 在峰值功率为200W~2.5kW的耦合输出中,输出功率为1.82kW时,最长的倒数输入频谱(-30dB比特率)跨越1.9~5.5m的1.53个八度。

即使是远远超过-45dB的背景噪声电平,产生的光的波长也多为6m (新闻图1 )。 图1 :蓝宝石上硅(SOS )的超强倒数光源的电力输入,输出电平在200W~2.5kW之间。 为了以更长的比特率得到更缓和的分散轮廓,可以构成基于SOS的柱状波导。 另外,通过增加硅/蓝宝石界面的晶格失配,可以改进SOS纳米线的外延生长,从而将近红外损失最小化。

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研究人员回答这些改进可能用于单一纳米线,在硅的整个半透明光谱区域展示超强连续光谱生成。 蓝宝石上的硅平台为在单一设备上构建电子和光子学开辟了道路。 悉尼大学CUDOS的NeeteshSingh表示,将促使近红外到中红外范围的电致发光回波、芯片上、线性、非线性超宽光学操作者。

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