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一种多功能硅-氮化硅光子学平台，用于增强功能与应用

DOI：10.3390/app9020255 期刊：Applied Sciences 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 硅光子学是集成光子学领域最突出的技术平台之一，可支持多种应用场景。随着该技术逐步迈向成熟的工业核心工艺，我们通过引入氮化硅（SiN）材料来扩展硅光子平台的性能边界。针对不同应用需求，我们开发了多种SiN集成方案，本文详细介绍了这些工艺流程及专用功能核心组件。具体而言，我们展示了SiN在以下领域的应用：数据通信光收发器中的无热复用技术、利用SiN微谐振腔实现非线性频率梳以支持超高速数据传输/光谱分析/计量应用，以及采用SiN构建800-1000纳米波段光学相控阵用于激光雷达系统。这些功能均通过200毫米互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容中试线验证，充分证明了Si-SiN平台的多功能性与可扩展性。
作者： Quentin Wilmart，Houssein El Dirani，Nicola Tyler，Daivid Fowler，Stéphane Malhouitre，Stéphanie Garcia，Marco Casale，Sébastien Kerdiles，Karim Hassan，Christelle Monat，Xavier Letartre，Ayman Kamel，Minhao Pu，Wilfried Rabaud，Corrado Sciancalepore，Bertrand Szelag，Ségolène Olivier，Kresten Yvind，Leif Katsuo Oxenl?we
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过集成氮化硅（SiN）材料扩展硅光子学平台的功能，以应用于数据通信、频率梳生成和激光雷达等领域，利用与CMOS兼容的工艺展示其多功能性和可扩展性。

研究成果

Si-SiN平台成功集成了氮化硅（SiN），增强了数据通信、频率梳生成和激光雷达应用的功能性。该平台展现出低传播损耗、热稳定性及可扩展性，为低成本且多功能的集成光子电路铺平了道路。

研究不足

集成工艺必须保持CMOS兼容性，限制热预算以防止有源器件性能退化。氮化硅波导因模式限制较低而具有更高的弯曲损耗。Si3N4中残留的N-H键可能导致C波段吸收损耗。光参量放大器演示尚属初级阶段，实际应用仍需进一步开发。

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