(a) Processo de fabricação da plataforma de material 4H-SiCOI intocada. (b) Fotografia de um substrato 4H-SiCOI em escala de wafer de 4 polegadas fabricado usando o método de ligação e desbaste, a região da falha é marcada. (c) Variação da espessura total do substrato 4H-SiCOI. (d) Imagem de uma matriz 4H-SiCOI. (e) Fluxograma de fabricação de um ressonador de microdisco SiC. (f) Uma micrografia eletrônica de varredura (SEM) do ressonador de microdisco fabricado. (g) Imagem SEM com zoom da parede lateral do ressonador. Inserir, a varredura de micrografia de força atômica (AFM) da superfície superior do ressonador. (h) Imagem SEM vista lateral do ressonador fabricado com superfície superior em formato parabólico. Crédito: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
A fotônica de SiC foi desenvolvida por mais de uma década, um dos principais obstáculos é a dificuldade de fabricar filmes finos de SiC com perda óptica ultrabaixa. Cientistas na China fabricaram uma plataforma 4H-SiCOI de perda ultrabaixa com um fator Q recorde de 7,1 × 10 6 . Processo fotônico não linear, incluindo o segundo-, gerações de terceiro e quarto harmônico, Raman lasing, e os combs de frequência de Kerr foram observados. Esta demonstração representa um marco no desenvolvimento de dispositivos fotônicos de SiC.
Os circuitos integrados fotônicos (PICs) e microrressonadores têm atraído grande interesse na comunidade fotônica. Para aplicativos, alcançar baixa perda óptica é crucial. Os PICs de SiC estão em desenvolvimento há mais de uma década, Muitos trabalhos têm sido realizados com filmes finos de SiC preparados por crescimento heteroepitaxial. Contudo, o fator de qualidade desses dispositivos é limitado a menos de 10 6 devido à alta densidade de defeitos de cristal perto da interface de crescimento. Até agora, como reduzir ainda mais a perda óptica de filmes finos de SiC tornou-se o principal problema para os cientistas explorarem as vantagens do SiC em aplicações de PICs.
Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicação , uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Xin Ou do Laboratório Estadual de Materiais Funcionais para Informática, Instituto de Microssistema e Tecnologia da Informação de Xangai, Academia Chinesa de Ciências, e colegas de trabalho fabricaram uma plataforma 4H-SiCOI de perda ultrabaixa com um fator de Q recorde de 7,1 × 10 6 . A plataforma 4H-SiCOI preparada por colagem de wafer do que por técnicas de desbaste, permite a mesma qualidade cristalina que o cristal 4H-SiC de alta pureza em massa. Os ressonadores Q alto foram usados para demonstrar vários processos não lineares, incluindo a geração de múltiplos harmônicos até a quarta ordem, lasing Raman em cascata, e Kerr freqüência comb. Conversões de frequência de banda larga, incluindo o segundo-, terceiro-, geração de quarto harmônico (SHG, THG, FHG) foram observados. Lasing Raman em cascata com deslocamento Raman de 204,03 cm -1 foi demonstrado em microrressonadores de SiC pela primeira vez. Usando um microrressonador de SiC projetado por dispersão, Os combs de frequência Kerr cobrindo de 1300 a 1700 nm foram alcançados com uma baixa potência de entrada de 13 mW.
A demonstração de dispositivos fotônicos de alto Q SiC representa um marco significativo no desenvolvimento de PICs de SiC. Este trabalho também foi muito elogiado pelos revisores. "Na minha opinião, este trabalho é novo, som e importante. Acredito que este trabalho trará um grande impulso para a fotônica integrada de SiC nos próximos anos ", “Acredito que este trabalho será um marco para a fotônica de SiC”, “O trabalho aqui apresentado mostra microrressonador com Q até 7,1 × 10 6 , o que é certamente um grande avanço no desenvolvimento de dispositivos fotônicos que aproveitam as propriedades ópticas exclusivas do SiC ".
(a) Espectros de OPO medidos gerados com uma potência de bomba lançada de 10 mW. (b) Geração de espectros de hiper-OPO quando sintonizado em vermelho o comprimento de onda da bomba em ressonância perto de 1544,848 nm. (c) Gerações de pente de frequência Kerr de banda larga quando uma bomba de 13 mW foi injetada no microrressonador a 1544,848 nm. Crédito: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
