論文の概要: Wafer-Scale Fabrication of InGaP-on-Insulator for Nonlinear and Quantum Photonic Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.18788v1
- Date: Wed, 26 Jun 2024 23:15:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-28 15:47:01.257580
- Title: Wafer-Scale Fabrication of InGaP-on-Insulator for Nonlinear and Quantum Photonic Applications
- Title（参考訳）: 非線形および量子フォトニクス応用のためのInGaP-on-Insulatorのウェハスケール作製
- Authors: Lillian Thiel, Joshua E. Castro, Trevor J. Steiner, Catherine L. Nguyen, Audrey Pechilis, Liao Duan, Nicholas Lewis, Garrett D. Cole, John E. Bowers, Galan Moody,
- Abstract要約: InGaP-on-insulator は可視光通信波長 $chileft (2right)$非線形光学プロセスに最適化されている。
1550nm付近の単一共振モードにおいて, 固有共振器の品質係数を最大324,000 (440,000) まで示す。
これらの結果は、絡み合った光子、多光子、圧縮された光の発生の可能性を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The development of manufacturable and scalable integrated nonlinear photonic materials is driving key technologies in diverse areas such as high-speed communications, signal processing, sensing, and quantum information. Here, we demonstrate a novel nonlinear platform -- InGaP-on-insulator -- optimized for visible-to-telecommunication wavelength $\chi^{\left(2\right)}$ nonlinear optical processes. In this work, we detail our 100-mm wafer-scale InGaP-on-insulator fabrication process realized via wafer bonding, optical lithography, and dry-etching techniques. The resulting wafers yield 1000s of components in each fabrication cycle, with initial designs that include chip-to-fiber couplers, 12.5-cm-long nested spiral waveguides, and arrays of microring resonators with free-spectral ranges spanning 400-900 GHz. We demonstrate intrinsic resonator quality factors as high as 324,000 (440,000) for single-resonance (split-resonance) modes near 1550 nm corresponding to 1.56 dB cm$^{-1}$ (1.22 dB cm$^{-1}$) propagation loss. We analyze the loss versus waveguide width and resonator radius to establish the operating regime for optimal 775-to-1550 nm phase matching. By combining the high $\chi^{\left(2\right)}$ and $\chi^{\left(3\right)}$ optical nonlinearity of InGaP with wafer-scale fabrication and low propagation loss, these results open promising possibilities for entangled-photon, multi-photon, and squeezed light generation.
- Abstract（参考訳）: 製造可能でスケーラブルな非線形フォトニック材料の開発は、高速通信、信号処理、センシング、量子情報といった様々な分野において重要な技術となっている。
ここでは、可視光通信波長$\chi^{\left(2\right)}$非線形光学プロセスに最適化された新しい非線形プラットフォーム、InGaP-on-insulatorを実演する。
本稿では, ウェハ接合, 光リソグラフィ, ドライエッチング技術により実現した100mmウエハスケールInGaP-on-insulator製造プロセスについて述べる。
得られたウェーハは製造サイクルごとに1000個の部品を生産し、初期設計にはチップ・ツー・ファイバ・カプラ、12.5cmのネスト・スパイラル・導波管、400-900GHzの自由スペクトル範囲を持つマイクロリング共振器が配置された。
我々は1.56dB cm$^{-1}$(1.22dB cm$^{-1}$)の伝搬損失に対応する1550nm付近の単共振モードにおいて、固有共振器品質係数を最大324,000 (440,000) まで示す。
導波路幅と共振器半径の損失を解析し、最適775〜1550nm位相マッチングの動作条件を確立する。
高い$\chi^{\left(2\right)$と$\chi^{\left(3\right)$の光非線形性とウェハスケールの加工と低伝搬損失を組み合わせることで、この結果は絡み合った光子、多重光子、圧縮光発生の可能性を開く。
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