研究目的
在硅光子平台上展示一种紧凑且超高效的宽带等离子体太赫兹场探测器。
研究成果
总之，我们展示了一种全单片太赫兹场探测器，能够以创纪录的高效率对宽带太赫兹脉冲进行采样。这种紧凑集成的架构结合了直接从芯片光纤耦合的单个光电二极管。这种高性能且便捷的设计可能催生新的光谱应用，为时域腔量子电动力学开辟新途径，或为太赫兹通信带来新机遇。
研究不足
当前的动态范围为65分贝。在此实现中，它受到芯片输出端光功率水平的限制。然而，通过减少光损耗和使用更高的光功率可以改善这一情况。
1：实验设计与方法选择：
该探测器由带有天线耦合等离子体相移器（PPS）的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）构成。入射太赫兹场通过线性电光效应，在两个天线耦合相移器的间隙中引起折射率变化。这种折射率变化导致穿过相移器的红外探测脉冲产生线性相位延迟。红外探测脉冲经历的相位调制在干涉仪输出端转换为强度调制。
2：样本选择与数据来源：
探测脉冲通过光栅耦合器（GC）在片上硅（Si）波导中耦合进出。位于MZI相反臂的两个相移器中的有机电光材料具有相反极性以实现推挽操作。
3：实验设备与材料清单：
器件采用自主SOI工艺在绝缘体上硅（SOI）晶圆上制备。等离子体相移器和太赫兹天线通过电子束蒸发钛/金（2纳米/150纳米）金属层及剥离工艺形成。最后将有机电光材料复合材料（3:1 HD-BB-OH:YLD124）旋涂于芯片上并烘烤。
4：实验流程与操作步骤：
通过电光采样实验评估太赫兹场探测器的性能，在时域中测定探测器的复响应（振幅和相位）。
5：数据分析方法：
记录时间轨迹R(ω)的傅里叶变换结果用于揭示测量信号的频率响应。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
Mach–Zehnder interferometer
To measure the phase delay induced by the THz field.
-
plasmonic phase shifters
To introduce a phase delay in the IR probe pulses.
-
THz antenna
To collect and confine the THz field to a small volume.
-
organic electro-optic material
3:1 HD-BB-OH:YLD124
To change the refractive index in the slot waveguide by means of the linear electro-optic effect.
-
SOI wafer
To fabricate the devices.
-
Ti/Au metal layers
2 nm/150 nm
To form the plasmonic phase shifters and THz antennas.
-
single mode fiber
To couple the IR probe pulses into the Si input waveguide.
-
photodiode
To measure the intensity of the probe signal.
-
lock-in amplifier
To demodulate the electro-optic signal at the frequency of the driving voltage of the PCA.
-
登录查看剩余7件设备及参数对照表
查看全部
