LiNbO₃发射器的突破

美国一家专注于薄膜LiNbO₃光子集成电路的公司HyperLight与哈佛大学和Freedom Photonics的合作者成功展示了在薄膜LiNbO₃平台上集成高功率激光器的突破性工艺。

所述混合平台实现了第一个高光功率发射器芯片，该芯片由电泵DFB激光器与HyperLight的高速薄膜LiNbO₃强度调制器组成，能够以60 mW的输出功率和超过50 GHz的电光带宽运行。

光子学是保持世界互联所需的重要技术引擎。将光学元件和其他功能集成到大规模光子集成电路中对于通过降低总元件成本实现下一代数字和模拟通信应用至关重要。通过使用更少的分立部件、更少的封装和组装步骤以及更低的功耗来降低成本。

由于材料的固有局限性，常用的基于硅和InP等材料的集成光子学平台已经无法满足组件和网络提供商的功率、成本和性能要求。薄膜LiNbO₃由于其优越的光学材料特性，已成为实现高性能芯片级光学系统的理想光子学平台。

在这个业界首创的演示中，HyperLight及其来自哈佛大学和Freedom Photonics的合作者使用DFB激光器与薄膜LiNbO₃集成，因为它们具有低成本、小尺寸和超过100 mW的大输出功率。仅使用无源对准和倒装芯片热压接合，DFB激光器将大约60 mW (17.8 dBm)的光功率发射到薄膜LiNbO₃波导中。这将实现新架构，例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首席执行官、合著者Mian Zhang表示：“我们很高兴能够参与这一薄膜LiNbO₃平台与其他关键光学组件混合集成能力的精彩演示。传统的块状LiNbO₃解决方案被广泛部署，但由于缺乏集成，在性能和应用方面受到限制。我们的小型化薄膜集成解决方案以低成本将LiNbO₃经过验证的卓越材料特性与可扩展的硅半导体工艺相结合。将DFB激光器等关键有源高性能组件与薄膜LiNbO₃混合集成，实现一流的性能与低成本相结合，这为那些正在为800G和1.6Tb/s以上的光网络寻求更低功耗和更低成本解决方案的创新者开辟了许多可能性。”

上述演示的结果在Amirhassan Shams-Ansari等人发表在应用物理杂志(2021)上的论文《集成在薄膜LiNbO₃上的电泵浦高功率激光发射器》中有所描述。这项工作是DARPA资助的通用微型光学系统激光器(LUMOS)项目的一部分，该项目旨在通过不同材料的异质集成将高性能激光器和放大器引入可制造的光子学平台。