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北大“极端光学创新研究团队”在片上微纳激光器精确集成领域取得重要进展
录入时间:2018/7/6 10:21:30


图:片上胶体量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。

光子集成回路和光子芯片具有低功耗、高速率、大带宽等优势,是未来光信息处理系统的一种可行方案。光子芯片一般包括片上光源、信号处理和信号探测三个主要部分。把具有不同材料、不同结构和不同功能的微纳光子器件精确、可控地集成在单个芯片上是实现光子芯片的关键技术之一。

北京大学“极端光学创新研究团队”发展了一种高精度的暗场光学成像定位技术(位置不确定度仅21nm),并结合电子束套刻工艺,实现了片上量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。

这种微盘-银纳米线复合结构同时具有介质激光器与表面等离激元波导的优势,因此不仅具有介质激光器的低阈值与窄线宽特性,而且具有表面等离激元波导的深亚波长场束缚特性。基于这种灵活、可控的制备方法,他们实现了片上微盘激光器与表面等离激元波导间多种形式的精确可控集成,包括切向集成、径向集成以及复杂集成,并且对量子点无任何加工损伤;进一步通过同时集成多个片上微盘激光器与多个银纳米线表面等离激元波导,获得了多模、单色单模以及双色单模的深亚波长相干输出光源。这些高性能的深亚波长相干输出光源,可以容易地耦合并分配至其他深亚波长表面等离激元光子器件和回路中。

因此,这种灵活、可控的精确集成方法,在高集成度的光子-表面等离激元复合光子回路中具有重要应用,并且这种方法可以拓展到其他材料和其他功能的微纳光子器件集成中,为未来光子芯片的实现提供了一种可行的解决方案。


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