新型波导器元件:消光比提高到40分贝,极化串扰减少了30倍

2021-06-04 16:08:16      点击:
波导元器件

三重波导偏振分束器的扫描电子显微照片(右)和两个偏振分量(TE / TM)的强度


一项将第三个弯曲波导纳入硅基分光器的计划使A * STAR研究人员开发出一种能够将分光效率提高30倍的器件(“高消光率的宽带硅偏振分束器使用三重波导定向耦合器” )。 这种全新的分光器标志着在改进高性能数据传输系统以及量子计算领域的应用取得了重大突破。
在微尺度设备中操纵光线是支持通信和量子计算等下一代技术的高速光学电路的基础支柱。光是快速且低功率的,并且可以被编码以便于各种方式传输数据。
正如美国高性能计算研究所(IHPC)的Thomas Ang所解释的那样,为了使这些操作变得可靠和有效,光需要尽可能“纯净”—不仅仅是在一个特定波长的范围内,还包括一个统一偏振方向。

“光是由两个偏振分量组成的,”Ang说。“偏振光束分裂器被用于将一个混合偏振光束分割成两个偏振通道。”
当分裂不完整时,两个通道可以包含相对小比例的相反极化,这种效应被称为极化串扰。“具有低串扰的偏振分束器对于高速光学互连应用中的信号高保真度非常重要,”Ang的合作伙伴Jun Rong Ong表示。“目前的技术被限制在一个叫做“消光率”的串扰水平上,大约为25分贝,这足以影响高速数据传输。”
偏振分束器(PBS)领域发展良好,并且已经有许多研究人员尝试将这种基于硅的器件中的25分贝极限作为制造的工业标准。 Ang,Ong和他们的同事集思广益,提出了挑战这一极限的方法,并提出了添加第三个波导管 - 本质上是芯片上的路由光的一个通道或路径 - 当现状决定不超过2个时。
“我们对用于弯曲和路由光线的波导很感兴趣,并在我们的团队内进行头脑风暴后对我们的新设计进行了概念化,”Ang说。“我们使用计算机模拟测试了我们的假设,并且很高兴发现该设备的性能优于最佳的公布结果。”

该团队与新加坡科技与设计大学( the Singapore University of Technology and Design)的研究人员合作,制造了三种波导器件(见图),并证实了其消光率提高到了40分贝,这意味着极化串扰进一步降低30倍。