光子芯片-无隔离器激光器

光子集成电路的无隔离器运行，使得高密度集成成为可能，从而降低了封装成本和复杂性。大多数隔离器替代方案，需要改变绝缘体上硅的代工厂工艺，并且存在插入损耗大的问题。多数解决方案集中于谐振器件，并且也缺少对调制反射的测量。

近日，加拿大不列颠哥伦比亚大学Omid Esmaeeli等在Nature Photonics上发文，提出了一种零工艺改动硅光回路，本质为可调片上反射器，可调控激光动力学。基于该非谐振型PIC，激光–PIC系统可同时耐受来自多个反射点的连续与时变（调制）寄生反射，并实现低插入损耗。

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该硅光子电路辅以电光反馈环路，可动态调整自注入，完成工作点初始化与长期稳频，无需人工调谐，以保持激光器稳定性。所提出的电路引入了1.67 dB插入损耗，并使分布式反馈激光器容忍分别高达-7 dB（来自片上反射器）和-12 dB（来自片外反射器）的背向反射。

该分布式反馈激光器，使用光子线键合与硅光子芯片异构集成。该集成激光器，在高速光链路中的无隔离器运行已得到验证，突显了在数据通信中的应用潜力。

图 1： 不同激光器-光子集成电路photonic integrated circuit，PIC组装架构及其隔离策略。

图 2： 硅光子电路表征。

图 3： 电光反馈环路运行及稳定性能。

图 4： 在片上及片外寄生反射下，稳定后分布式反馈激光器的反射容忍度。

图 5： 在高速光链路中，无隔离器激光器运行演示。

利用原生硅光回路技术解决隔离问题，具有低成本且适配高密度集成：1）零工艺改动：如利用非线性光学效应，或通过折射率调制产生时空非互易性；2）需改动工艺：如集成磁光材料，或基于超低损耗氮化硅（SiN）工艺实现注入锁定。

通过引入芯片级可控反射与电光反馈环路，实现了零工艺变更的硅基激光器抗反射运行。规避了传统隔离器或磁光材料集成的高成本与工艺复杂性，利用标准CMOS兼容的硅光子无源与热光器件，通过电路设计，解决了激光器对反射敏感的物理难题。

参考文献： 中国光学期刊网

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