Y8T225 Acacia无SOA的硅基混合可调谐激光器

更新时间:2022-08-13 06:08:48 阅读量:806

接着写Acacia

Y8T222 Acacia硅光可调谐激光器的波长稳定设计

他家的可调谐激光器并没有SOA,另一方面在高阶相干光模块中对可调谐激光器的输出功率有逐步增大的需求。

没有SOA且需要提高激光器输出功率,对硅光芯片而言,意味着设计难度极大


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先说一下,为什么Acacia不选SOA做为输出光放大的原因,之前写过新飞通的一个设计,有SOA,SOA与增益芯片很难放置隔离器,那么SOA两端需要镀增透膜AR,并且降低反射率,可参考连接<Y8T190 DFB的HR、AR膜系>, 

就知道要实现无反射,全透射,非常难,并且抗反射膜与波长相关,在波长可调谐的设计中,不同波长会对应SOA的不同的反射率,极小的反射率对整个输出光产生涟漪,激光器RIN就比较大,不符合要求


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如果去除SOA,那么硅波导内的就需要承受很大的光功率密度,且用微环做游标效应时,环形谐振腔内的功率密度会是直波导是数倍乃至数十倍,这么大的功率,必然意味着极大的双光子吸收损耗,载流子吸收损耗,以及部分光转换的热能。


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双光子吸收的简单解释 可参考链接<Y6T79 Intel硅光集成的全硅(不含锗)探测器>


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Acacia做了个分析,硅波导宽度800nm,高200nm,40微米半径做谐振环,那么双光子吸收损耗为0.68dB/cm

可调谐激光器的输出功率50mW,也就是大于16dBm的高功率窄线宽激光器的底限要求。

环形波导由于光在寿命内会反复在谐振腔内穿梭,腔内的光功率高达500mW,这里边又有60+mW的光被转化成热,环内温度激增。

双光子吸收产生了很大浓度的自由载流子,而这些自由载流子导致的损耗则高达24dB/cm

这种参数其实无法实际用于可调谐激光器产品中。


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Acacia的思路就是把双光子吸收所产生的自由载流子快速导出来,不再让载流子集聚在微环波导内,这样温度也低了,载流子损耗也降低了。

之前写过很多探测器,探测器的中心思路就是吸收光,产生自由载流子,把载流子收集出去形成电流,完成光信号到电信号转换。

在波导两侧做P型和N型掺杂,形成一个PIN结构的纯硅探测器,把自由载流子导出来,有两个好处


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第一个好处是,自由载流子损耗从之前的24dB/cm,降低到0.5dB/cm


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第二个好处是,用收集的载流子形成的电流做锁波闭环环路的反馈端,谐振环载流子/光电流的大小与波长相关,利用这个关系可以判断输出波长是否在要求的范围内。

Acacia用的微环滤波的调谐,依然是热光效应,合集2021下139页的 Intel的结构是顶部加热,合集2021上305页新飞通的结构是侧面加热,Acacia没有说热电极在什么位置,但现在大多数硅光平台氮化钛做热电极一般是顶部加热,加热环电极与PIN收集载流子的电极分布,可以实现互不冲突。


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硅光议题这8月27号这一期会做个更新,今天是光器件封装以及模块产业链,可详询菲魅:18140517646


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