(a) Processus de fabrication de la plate-forme matérielle vierge 4H-SiCOI. (b) Photographie d'un substrat 4H-SiCOI à l'échelle d'une plaquette de 4 pouces fabriqué à l'aide d'une méthode de collage et d'amincissement, la région de défaillance est marquée. (c) Variation d'épaisseur totale du substrat 4H-SiCOI. (d) Image d'un dé 4H-SiCOI. (e) Organigramme de la fabrication d'un résonateur à microdisque SiC. (f) Une micrographie électronique à balayage (MEB) du résonateur à microdisque fabriqué. (g) Zoom sur l'image SEM de la paroi latérale du résonateur. Encart, le balayage micrographique à force atomique (AFM) de la surface supérieure du résonateur. (h) Image SEM vue latérale du résonateur fabriqué avec une surface supérieure de forme parabolique. Crédit :Chengli Wang, Croc Zhiwei, 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 et Xin Ou
La photonique SiC est développée depuis plus d'une décennie, l'un des obstacles majeurs est la difficulté de fabriquer des couches minces de SiC à très faible perte optique. Des scientifiques chinois ont fabriqué une plate-forme 4H-SiCOI à perte ultra-faible avec un facteur Q record de 7,1 × 10 6 . Procédé photonique non linéaire, y compris deuxième-, générations de troisième et quatrième harmoniques, Laser de Raman, et des peignes de fréquence Kerr ont été observés. Cette démonstration représente une étape importante dans le développement de dispositifs photoniques SiC.
Les circuits intégrés photoniques (PIC) et les microrésonateurs ont suscité un vif intérêt dans la communauté photonique. Pour les candidatures, atteindre une faible perte optique est crucial. Les PIC SiC sont en développement depuis plus d'une décennie, de nombreux travaux ont été menés sur les couches minces de SiC préparées par croissance hétéroépitaxiale. Cependant, le facteur de qualité de ces appareils est limité à moins de 10 6 en raison de la forte densité de défauts cristallins près de l'interface de croissance. Jusqu'à maintenant, Comment réduire davantage la perte optique des films minces de SiC est devenu le principal problème pour les scientifiques d'explorer les avantages du SiC dans les applications PIC.
Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et application , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Xin Ou du State Key Laboratory of Functional Materials for Informatics, Institut des microsystèmes et des technologies de l'information de Shanghai, Académie chinoise des sciences, et ses collègues ont fabriqué une plate-forme 4H-SiCOI à perte ultra-faible avec un facteur Q record de 7,1 × 10 6 . La plateforme 4H-SiCOI préparée par des techniques de collage de plaquettes que d'amincissement, permet la même qualité cristalline que le cristal 4H-SiC de grande pureté. Les résonateurs à Q élevé ont été utilisés pour démontrer divers processus non linéaires, notamment la génération d'harmoniques multiples jusqu'au quatrième ordre, laser Raman en cascade, et peigne de fréquence Kerr. Conversions de fréquence à large bande, y compris deuxième-, troisième-, génération de quatrième harmonique (SHG, THG, FHG) ont été observés. Effet laser Raman en cascade avec décalage Raman de 204,03 cm -1 a été démontré pour la première fois dans des microrésonateurs SiC. En utilisant un microrésonateur SiC à dispersion, Des peignes de fréquence Kerr couvrant de 1300 à 1700 nm ont été réalisés à une faible puissance d'entrée de 13 mW.
La démonstration de dispositifs photoniques SiC à Q élevé représente une étape importante dans le développement des PIC SiC. Ce travail a également été très apprécié par les critiques. "À mon avis, ce travail est nouveau, sain et important. Je pense que ce travail apportera un énorme élan à la photonique intégrée SiC dans les prochaines années", "Je pense que ce travail sera une étape importante pour la photonique SiC", "Le travail présenté ici montre un microrésonateur avec Q jusqu'à 7,1 × 10 6 , ce qui est certainement une percée majeure dans le développement de dispositifs photoniques qui exploitent les propriétés optiques uniques du SiC".
(a) Spectres OPO mesurés générés avec une puissance de pompe lancée de 10 mW. (b) Génération de spectres Hyper-OPO lors du réglage rouge de la longueur d'onde de la pompe en résonance proche de 1544,848 nm. (c) Générations de peigne de fréquence Kerr à large bande lorsqu'une pompe de 13 mW a été injectée dans le microrésonateur à 1544,848 nm. Crédit :Chengli Wang, Croc Zhiwei, 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 et Xin Ou
