硅片单模光波导与弯道的损耗研究

"这篇论文详细探讨了在单模硅-on-绝缘体（SOI）条形波导和弯道中的损耗问题。作者Yurii A. Vlasov和Sharee J. McNab来自IBM T.J. Watson Research Center，他们在标准200mm CMOS制造线上实现了具有亚微米尺寸的单模硅波导，并对其传播和弯曲损耗进行了精确测量。在电信波长1.5微米处，对于TE极化，测得的传播损耗仅为3.6±0.1dB/cm，这表明了极低的损耗性能。90º弯道的损耗分别测量为1微米半径时0.086±0.005dB，而2微米半径时低至0.013±0.005dB，这些记录数值可作为硅微光子组件和电路进一步发展的基准。该研究对光子集成电路领域有重要意义。" 在本文中，作者关注的是硅-on-绝缘体（SOI）平台上的单模条形波导和弯道中的光学损耗。SOI是一种在硅基底上覆盖一层薄氧化硅绝缘层的半导体结构，常用于光电子学应用，因为它提供了良好的光子隔离和微小的光波导结构。单模波导只允许一个光模式传播，从而降低了模式色散和能量损失。 论文的核心发现是通过使用标准的200mm CMOS制造工艺，能够实现非常小的侧壁表面粗糙度，这导致了极低的传播损耗。在1.5微米的电信波长下，TE（电场平行于波导平面）极化的传播损耗仅为3.6dB/cm，这个数值对于高性能光通信系统来说是非常理想的。此外，研究还测量了波导弯道的损耗，特别是在1微米和2微米半径的90º弯道中，损耗分别为0.086dB和0.013dB，这表明了在微尺度下实现低弯曲损耗的技术进步。 这些成果对硅微光子学的发展至关重要，因为低损耗的波导和弯道是构建复杂光子集成电路的基础。这些组件可用于光通信、光计算、传感器和量子信息处理等领域。低损耗的硅微光子元件可以提高系统的整体效率，减少信号衰减，从而实现更远的传输距离和更复杂的光学网络。 参考文献提到了Y. Hibino的一篇文章，该文章讨论了基于二氧化硅的平面光波电路及其应用，进一步证明了SOI技术在光电子领域的广泛影响和重要性。这篇Vlasov和McNab的研究不仅提供了新的技术数据，也为硅微光子学的未来研究和设计提供了重要的实验基准。