PIERS 2023 Ryo Kanno.

Título: Integración híbrida SiN/Si con acopladores de borde por acoplamiento a tope
Presentador: Ryo Sugano
Afiliación: Universidad de Keio
Presentación nº: 1P4a (13:30, lun, 3 de julio)

Los circuitos integrados ópticos se han estudiado en diversos materiales, aprovechando la compatibilidad CMOS para fabricarlos del mismo modo que los circuitos eléctricos. El silicio (Si) es un material típico compatible con CMOS, y se han integrado elementos activos como moduladores que utilizan uniones PN. Sin embargo, es un semiconductor de transición indirecta, lo que significa que no se pueden fabricar fuentes de luz en la gama de longitudes de onda de las telecomunicaciones, y su absorción de dos fotones dificulta la generación de efectos ópticos no lineales eficaces. El nitruro de silicio (SiN) es un compuesto de silicio que recientemente ha atraído la atención como material capaz de generar eficazmente peines de frecuencias ópticas, que son fuentes de luz de múltiples longitudes de onda y muy repetitivas. La propagación eficaz de estos materiales resulta difícil si se unen tal cual, con anchuras de guía de ondas y espesores de película diferentes. Por lo tanto, en este estudio, la estructura en la sección transversal del chip se realizó en una estructura cónica inversa, y la eficacia de acoplamiento cuando se unen a tope se aclaró tanto computacional como experimentalmente. Para optimizar la estructura cónica inversa se utilizó el método del dominio del tiempo por diferencia finita y el método de expansión de modos propios. Tanto el índice de refracción efectivo de la guía de ondas como el solapamiento de modos, es decir, el solapamiento de cada modo, resultaron ser importantes. La eficacia de acoplamiento máxima fue de 96,31 TP3T como resultado de la optimización de la anchura de la guía de ondas teniendo en cuenta los errores de fabricación. También se comprobó que el acoplamiento era de 96,31 TP3T cuando el hueco entre los chips se rellenaba con distintos materiales de índice de refracción.
Cuando se calculó la eficacia, se comprobó que la eficacia de acoplamiento no disminuía en el caso del que tenía un índice de refracción de 1,7, en comparación con el que tenía en cuenta un índice de refracción efectivo. Se cree que esto se debe a la menor longitud del camino óptico. Estas estructuras cónicas inversas se diseñaron y se unieron realmente a SiN/Si. La eficacia de acoplamiento calculada mediante un método aproximado fue de 45,91 TP3T, y de 58,81 TP3T rellenando con material de índice de refracción coincidente.