HyperLight演示集成于薄膜铌酸锂的电泵浦高功率激光器
2021-12-18 12:54:18   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

HyperLight与哈佛大学、Freedom Photonics的合作为高功率激光器的开发铺平了道路。

图1 用于下一代数字和模拟通信的薄晶圆（图片来源：HyperLight）

据麦姆斯咨询报道，HyperLight是一家为数据通信、模拟和量子应用开发薄膜铌酸锂（thin-film lithium niobate，TFLN）光子集成电路的开发商，近日与来自哈佛大学（Harvard University）、加利福尼亚州圣巴巴拉市的Freedom Photonics公司的合作者一起，展示了一种在TFLN平台上集成高功率激光器的新工艺。

图2 分布式反馈激光器（DFB）与TFLN的集成：（a）集成方法的说明。（b）TFLN和DFB波导的光学模式。（c）激光器和TFLN波导之间的耦合损耗与间隙尺寸（红色）和高度偏移（蓝色）之间的函数关系。

这种混合集成平台实现了第一个高光功率激光发射器芯片，该芯片由电泵浦DFB激光器与HyperLight的高速TFLN光强度调制器组成，能够在60 mW输出功率和50 GHz以上的电-光带宽下工作。

图3 电泵浦集成激光调制器发射器：（a）发射器的光学图像，由一个DFB激光器和电光强度调制器组成。（b）TFLN波导中的功率与激光电流的关系。（c）归一化光传输与应用于调制器的电压的关系。红线对应于拟合，V_π= 4.3 V。（d）有源调制长度为5mm，3dB带宽为~50GHz器件的小信号电光响应。S₂₁，散射矩阵的透射系数。

HyperLight表示，将光学组件和其他功能集成进大规模光子集成电路，是“通过降低组件总成本实现下一代数字和模拟通信应用的关键”。

由于需要的分立部件、封装和装配步骤更少，加上更低的功耗，因此，总成本降低了。新方法的开发人员表示，由于材料本身的局限性，基于硅和磷化铟（InP）等材料的常用集成光子学平台无法满足组件和网络供应商的功率、成本和性能要求。

优越的光学性能

TFLN由于其优越的光学性能，已成为实现高性能芯片级光学系统的理想光子学平台。因为DFB激光器成本低、占用空间小且输出功率超过100 mW，所以合作伙伴采用它们与TFLN集成。

仅使用被动对准和倒装芯片热压键合，DFB激光器将大约60 mW（17.8 dBm）的光功率发射到TFLN波导中。这将实现新的架构，如大型高功率发射器阵列以及光链路中前所未有的性能。

HyperLight的首席执行官（CEO）Mian Zhang评论道：“我们很高兴能够参与到这场关于TFLN平台与其他关键光学组件混合集成能力的精彩演示中来。”

Zhang补充道：“传统的体铌酸锂（LiNbO₃）解决方案已经被广泛部署，但由于缺乏集成，其性能和应用受到限制。我们的微型薄膜集成解决方案以低成本将LiNbO₃优越的材料性能与可扩展的硅半导体工艺相结合。”

“将关键有源高性能组件（如DFB激光器）与TFLN混合集成，在低成本的同时可获得一流的性能，为寻求800G和1.6Tb/s以上光网络低功耗和低成本解决方案的创新者提供了许多可能性。”

这项研究开发是美国国防高级研究计划局（DARPA）资助的通用微型光学系统（LUMOS）激光器项目的一部分，该项目旨在通过多种材料的异构集成，将高性能激光器和放大器引入可制造的光子学平台。

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