Вышедшие номера
Home » Физика и техника полупроводников » Год 2025, выпуск 1 » Статья стр. 16
<<<>>>
Оптимизация параметров кремниевого электрооптического фазовращателя, работающего на эффекте обеднения свободными носителями
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, State Assignment, FSWR-2022-0007
National Center for Physics and Mathematics , Section N1, "National Center for Supercomputer Architecture Research, Stage 2023-2025"
Лаврухина Е.А. 1, Пашин Д.С. 1, Нежданов А.В. 1, Сидоренко К.В. 1, Волков П.В. 2, Бобров А.И. 1
1Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Научно-исследовательский физико-технический институт, Нижний Новгород, Россия
2Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
Email: ekaterina.a.lavrukhina@gmail.com, pashindmi@gmail.com, nezhdanov@phys.unn.ru, sidorenko@nifti.unn.ru, volkov@ipmras.ru, bobrov@phys.unn.ru
Поступила в редакцию: 26 марта 2025 г.
В окончательной редакции: 31 марта 2025 г.
Принята к печати: 3 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 мая 2025 г.
PDF версия
Выполнена оптимизация геометрических размеров поперечного сечения и концентраций легирующих примесей p-n-перехода электрооптического фазовращателя на основе обедненного кремния свободными носителями методом градиентного спуска. Полученная в результате моделирования конфигурация обеспечивает баланс между эффективностью фазового сдвига и потерями на свободных носителях. Кроме того, определена область геометрических параметров, реализующая одномодовый режим высоколегированных волноводов неполного травления. Предложенная методика и полученные результаты могут быть полезны для проектирования интегральных фотонных устройств. Ключевые слова: кремниевая фотоника, электрооптические фазовращатели, кремний-на-изоляторе, дисперсия плазмы свободных носителей, одномодовый режим.
  1. A. Rahim, A. Hermans, B. Wohlfeil, D. Petousi, B. Kuyken, D. Van Thourhout, R. Baets. Adv. Photon., 3 (2), 024003 (2021). https://doi.org/10.1117/1.AP.3.2.024003
  2. Y. Arakawa, T. Nakamura, Y. Urino, T. Fujita. IEEE Commun. Mag., 51 (3), 72 (2013). DOI: 10.1109/MCOM.2013.6476868
  3. G. Sinatkas, T. Christopoulos, O. Tsilipakos, E.E. Kriezis. J. Appl. Phys., 130 (1), 010901 (2021). https://doi.org/10.1063/5.0048712
  4. C.R. Doerr. Front. Phys., 3, 37 (2015). https://doi.org/10.3389/fphy.2015.00037
  5. A. Liu, L. Liao, D. Rubin, H. Nguyen, B. Ciftcioglu, Y. Chetrit, N. Izhaky, M. Paniccia. Opt. Express, 15 (2), 660 (2007). https://doi.org/10.1364/OE.15.000660
  6. P. Dong, S. Liao, D. Feng, H. Liang, D. Zheng, R. Shafiiha, C.-C. Kung, W. Qian, G. Li, X. Zheng, A.V. Krishnamoorthy, M. Asghari. Opt. Express, 17 (25), 22484 (2009). https://doi.org/10.1364/OE.17.022484
  7. G.V. Treyz, P.G. May, J.M. Halbout. Appl. Phys. Lett., 59 (7), 771 (1991). DOI: 10.1063/1.105338
  8. Y. Kim, J.H. Han, D. Ahn, S. Kim. Micromachines, 12 (6), 625 (2021). https://doi.org/10.3390/mi12060625
  9. R.S. Jacobsen, K.N. Andersen, P.I. Borel, J. Fage-Pedersen, L.H. Frandsen, O. Hansen, M. Kristensen, A.V. Lavrinenko, G. Moulin, H. Ou, C. Peucheret, B. Zsigri, A. Bjarklev. Nature, 441 (7090), 199 (2006). DOI: 10.1038/nature04706
  10. R. Soref, B. Bennett. IEEE J. Quant. Electron., 23 (1), 123 (1987). DOI: 10.1109/JQE.1987.1073206
  11. M. Nedeljkovic, R. Soref, G.Z. Mashanovich. IEEE Photonics J., 3 (6), 1171 (2011). DOI: 10.1109/JPHOT.2011.2171930
  12. L. Liao, D. Samara-Rubio, M. Morse, A. Liu, D. Hodge, D. Rubin, U.D. Keil, T. Franck. Opt. Express, 13 (8), 3129 (2005). https://doi.org/10.1364/OPEX.13.003129
  13. C.K. Tang, G.T. Reed. Electron. Lett., 31 (6), 451 (1995). DOI: 10.1049/EL:19950328
  14. W.M. Green, M.J. Rooks, L. Sekaric, Y.A. Vlasov. Opt. Express, 15 (25), 17106 (2007). https://doi.org/10.1364/OE.15.017106
  15. F.Y. Gardes, G.T. Reed, N.G. Emerson, C.E. Png. Opt. Express, 13 (22), 8845 (2005). https://doi.org/10.1364/OPEX.13.008845
  16. A. Liu, R. Jones, L. Liao, D. Samara-Rubio, D. Rubin, O. Cohen, R. Nicolaescu, M. Paniccia. Nature, 427 (6975), 615 (2004). DOI: 10.1038/nature02310
  17. Q. Xu, B. Schmidt, S. Pradhan, M. Lipson. Nature, 435 (7040), 325 (2005). DOI: 10.1038/nature03569
  18. F. Gan, F.X. Kartner. IEEE Photon. Technol. Lett., 17 (5), 1007 (2005). DOI: 10.1109/LPT.2005.846756
  19. T. Baba, S. Akiyama, M. Imai, T. Usuki. Opt. Express, 23 (26), 32950 (2015). https://doi.org/10.1364/OE.23.032950
  20. J. Fujikata, S. Takahashi, M. Takahashi, M. Noguchi, T. Nakamura, Y. Arakawa. Jpn. J. Appl. Phys., 55 (4S), 04EC01 (2016). DOI: 10.7567/JJAP.55.04EC01
  21. K. Debnath, D.J. Thomson, W. Zhang, A.Z. Khokhar, C. Littlejohns, J. Byers, L. Mastronardi, M.K. Husain, K. Ibukuro, F.Y. Gardes, G.T. Reed, S. Saito. Photonics Res., 6 (5), 373 (2018). https://doi.org/10.1364/PRJ.6.000373
  22. K. Ogawa. Photonics, 11 (6), 535 (2024). https://doi.org/10.3390/photonics11060535
  23. T.G. Reed, G.Z. Mashanovich, F.Y. Gardes, M. Nedeljkovic, Y. Hu, D.J. Thomson, K. Li, P.R. Wilson, S.-W. Chen, S.S. Hsu. Nanophotonics, 3 (4--5), 229 (2014). https://doi.org/10.1515/nanoph-2013-0016
  24. D. Patel, V. Veerasubramanian, S. Ghosh, A. Samani, Q. Zhong, D.V. Plant. Opt. Express, 22 (22), 26788 (2014). https://doi.org/10.1364/OE.22.026788
  25. J. Wang, C. Qiu, H. Li, W. Ling, L. Li, A. Pang, Z. Sheng, A. Wu, X. Wang, S. Zou, F. Gan. J. Lightwave Technol., 31 (24), 4119 (2013). DOI: 10.1109/Jlt.2013.2287671
  26. N.-N. Feng, S. Liao, D. Feng, P. Dong, D. Zheng, H. Liang, R. Shafiiha, G. Li, J.E. Cunningham, A.V. Krishnamoorthy, M. Asghari. Opt. Express, 18 (8), 7994 (2010). https://doi.org/10.1364/OE.18.007994
  27. C.E. Png, M.J. Sun, S.T. Lim, T.Y. Ang, K. Ogawa. IEEE J. Select. Topics Quant. Electron., 22 (6), 99 (2016). DOI: 10.1109/JSTQE.2016.2564648
  28. X. Xiao, H. Xu, X. Li, Z. Li, T. Chu, Y. Yu, J. Yu. Opt. Express, 21 (4), 4116 (2013). https://doi.org/10.1364/OE.21.004116
  29. M. Ziebell, D. Marris-Morini, G. Rasigade, J.-M. Fedeli, P. Crozat, E. Cassan, D. Bouville, L. Vivien. Opt. Express, 20 (10), 10591 (2012). https://doi.org/10.1364/OE.20.010591
  30. X. Tu, T.Y. Liow, J. Song, X. Luo, Q. Fang, M. Yu, G.Q. Lo. Opt. Express, 21 (10), 12776 (2013). https://doi.org/10.1364/OE.21.012776
  31. Y. Kim, T. Jin, Y. Bae. Jpn. J. Appl. Phys., 60 (5), 052002 (2021). DOI: 10.35848/1347-4065/abeedd
  32. Y. Zheng, W.D. Sacher, Y. Huang, J.C. Mikkelsen, Y. Yang, X. Luo, P. Dumais, D. Goodwill, H. Bahrami, P.G.-Q. Lo, E. Bernier, J.K.S. Poon. Opt. Express, 25 (7), 8425 (2017). https://doi.org/10.1364/OE.25.008425
  33. D. Marris-Morini, C. Baudot, J.-M. Fedeli, G. Rasigade, N. Vulliet, A. Souhaite, M. Ziebell, P. Rivallin, S. Olivier, P. Crozat, X. Le Roux, D. Bouville, S. Menezo, F. B uf, L. Vivien. Opt. Express, 21 (19), 22471 (2013). https://doi.org/10.1364/OE.21.022471
  34. X. Xiao, X. Li, H. Xu, Y. Hu, K. Xiong, Z. Li. IEEE Photon. Technol. Lett., 24 (19), 1712 (2012). DOI: 10.1109/LPT.2012.2213244
  35. Z.Y. Li, D.X. Xu, W.R. McKinnon, S. Janz, J.H. Schmid, P. Cheben, J.Z. Yu. Opt. Express, 17 (18), 15947 (2009). https://doi.org/10.1364/OE.17.015947
  36. D. Perez-Galacho, D. Marris-Morini, R. Stoffer, E. Cassan, C. Baudot, T. Korthorst, F. Boeuf, L. Vivien. Opt. Express, 24 (23), 26332 (2016). https://doi.org/10.1364/OE.24.026332
  37. J. Witzens. Proc. IEEE, 106 (12), 2158 (2018). DOI: 10.1109/JPROC.2018.2877636
  38. R. Ding, Y. Liu, Y. Ma, Y. Yang, Q. Li, A. Eu-Jin Lim, G.Q. Lo, K. Bergman, T. Baehr-Jones, M. Hochberg. J. Lightwave Technol., 32 (12), 2240 (2014). DOI: 10.1109/JLT.2014.2323954
  39. А.В. Гасников. Современные численные методы оптимизации. Метод универсального градиентного спуска (М., МФТИ, 2018). ISBN 978-5-7417-0667-1
  40. K. Debnath, H. Arimoto, M.K. Husain, A. Prasmusinto, A. Al-Attili, R. Petra, H.M.H. Chong, G.T. Reed, S. Saito. Front. Mater., 3, 10 (2016). https://doi.org/10.3389/fmats.2016.00010
  41. R.A. Soref, J. Schmidtchen, K. Petermann. IEEE J. Quant. Electron., 27 (8), 1971 (1991). DOI: 10.1109/3.83406
  42. O. Powell. J. Lightwave Technol., 20 (10), 1851 (2002). DOI: 10.1109/JLT.2002.804036
  43. H. Huang, K. Liu, B. Qi, V.J. Sorger. J. Lightwave Technol., 34 (16), 3811 (2016). DOI: 10.1109/JLT.2016.2579163
  44. D. Dai, Z. Sheng. J. Opt. Soc. Am. B, 24, 2853 (2007). https://doi.org/10.1364/JOSAB.24.002853

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme