虽然压电致动器在集成光子器件的调谐方面有着广泛的应用,但射频下的快速致动将激发声波,从而实现高效的 AOM。在声共振下,集成 AOM 的效率已证明可与最先进的电光器件相媲美甚至更高调制器,尽管以窄带宽为代价 [12,14,15,292,293]。尽管如此,它不仅应用于经典应用,而且还应用于量子领域,作为微波和光之间的量子换能器 [201,294]。在下文中,我们回顾了芯片级 AOM 的最新进展,根据所使用的声学模式,可将其分为三类:SAW、BAW 和 OMC。
本文译自--Piezoelectric actuation for integrated photonics--
作者为--Hao Tian,1 Junqiu Liu,2,3 Alaina Attanasio,1 AnatSiddharth,4 Terence Blésin,4 Rui Ning Wang,4Andrey Voloshin,4 Grigory Lihachev,4 Johann Riemensberger,4 Scott E. Kenning,1 Yu Tian,1 Tzu Han Chang,1 Andrea Bancora,4 Viacheslav Snigirev,4Vladimir Shadymov,4 Tobias J. Kippenberg,4AND SunilA. Bhave1,∗,∗
本文主要有以下几个章节,我们分几篇来分享
简介
集成光子器件的超快压电调谐
激光应用中的压电调谐
射频声光调制
片上声光调制器的应用
未来发展
重点
Al2O3;--紫外光波导平台
SINOI;--超低损耗氮化硅薄膜晶圆,
SICOI;用于碳化硅光子集成线路的高纯半绝缘碳化硅薄膜衬底
LTOI;铌酸锂的最有力的竞争对手,薄膜钽酸锂晶圆
LNOI;8寸LNOI助力更大规模薄膜铌酸锂产品量产
划片和端面抛光,
减薄和包层CMP抛光
等离子刻蚀和划片,
EBL和6寸 150nmDUV加工微纳结构
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5.1. 基于 SAW 的 AOM
IDT 激发的 SAW 一直是在芯片上发射声波的传统方式之一 [295],并已成为微流体 [296]、生物传感器 [297]、RF 滤波器和延迟线 [298,299] 和量子声学 [300] 等广泛研究领域的关键技术。随着纳米制造技术的进步,制造亚微米电极指的能力已将声波的频率扩展到 10 GHz 以上 [113,301]。通过与光腔相互作用,声波的应力和应变场可用于调制光学折射率,从而实现芯片级 AOM。SAW 的一个优点是制造相对简单易行,其中 IDT 电极可以通过在已发布或未发布的压电薄膜顶部直接沉积和图案化金属来制作。对于迄今为止展示的未发布的 SAW AOM,主要有三种典型结构,如图 34 所示。由于 SAW 在平面内传播,因此需要将光波导尽可能靠近 SAW 平面。最直接和广泛采用的方法是蚀刻压电薄膜以形成光波导,如图 34(a)所示。它已在 LiNbO3 [149,178]、AlN [14,113] 和 AlGaAs [302] 平台上实现。其中,光学谐振器大多是赛道,长直边沿着 IDT 指状物,使得 SAW 垂直于波导传播 [见图 34(b)]。在图 34(b) 所示的设计中,只有一个直段靠近 IDT,而另一侧距离 ∆L。当 ∆L 长于 SAW 的衰减长度时,到达赛道另一侧的声能将大大受到抑制。一种解决方案是将 IDT 放置在赛道内,但这会对电极布线提出挑战,而不会影响光学 Q。另一种策略是缩短 ∆L,而不会引入弯曲部分的显着弯曲损耗。还应注意,∆L 应为声波波长的整数,这样赛道两侧的调制就可以发生相长干涉 [14]。为了更好地将声能限制在赛道内,可以在设备两侧放置声反射器以形成声腔 [149]。另一方面,一维 AlN 光子晶体谐振器的 AOM 已通过沿 IDT 的晶体演示 [见图 34(c)] [113]。在这种情况下,光学模式被限制在很小的体积内,并且可以与声波很好地重叠。
使用未发布的结构进行演示的 SAW AOM。(a) SAW AOM 的示意图,其光波导由压电材料制成。(b) AlN 赛道谐振器和 (c) AlN 光子晶体 (PhC) 谐振器已演示了具有 (a) 中结构的示例。(d) 和 (g) SAW AOM 的示意图,其混合光波导由不同的光学材料制成。虽然波导嵌入 (d) 中的包层中,但波导粘合在 (g) 中的压电层顶部。(e) 和 (f) (d) 中结构的示例,其中 Si MZI 由 (e) AlN 和 (f) PZT SAW 调制。(h) (g) 的示例,其中在 LiNbO3 上激发的 SAW 调制由聚合物形成的波导。中间插图是 IDT(黄色)和聚合物波导(绿色)附近的放大视图。下图显示了模拟的基阶和高阶 SAW 瑞利模式。(a)和(d)经参考文献 [110] 许可转载。(b)经 Springer Nature 许可转载:Tadesse 和 Li,Nat. Commun. 5, 5402 (2014) [14],版权所有 2014。(c)经 [113] ©2015 光学学会许可转载。(e)经 Springer Nature 许可转载:Kittlaus 等人,Nat. Photonics 15, 43 (2021) [115],版权所有 2020。(f)根据 CC BY 许可转载。(h)根据 CC BY 许可转载。
使用压电材料作为光波导的缺点是需要蚀刻压电膜,这对于大多数压电材料来说仍然是一个挑战。近几十年来,在实现高 Q 值光学集成谐振器方面取得了令人鼓舞的进展,其中 AlN [303] 和 LiNbO3 [304] 微环谐振器分别实现了高达 370 万和 1100 万的固有 Q 值。此外,波导不能包覆,容易受到环境干扰。还应该注意到,压电材料还具有电光效应,因此应变可以通过压电效应在波导中感应出电场,进而通过电光效应改变其折射率 [15]。如果设计不正确,这可能会抵消光机械相互作用。为了缓解这些问题,可以实施混合光波导。如前所述,Si 和 Si3N4 PIC 已发展成为与代工工艺兼容的成熟平台 [305]。此外,多个研究小组已经展示了超高 Q Si3N4 集成谐振器 [306],并且已实现高达 4.42 亿的固有 Q [26]。如图 34(d) 所示,波导完全嵌入光学包层(通常为 SiO2)中,压电膜沉积在顶部。根据顶部包层的厚度,压电层可以完全与光学模式分离或部分重叠。然而,由于 SAW 主要局限于表面,因此它会呈指数衰减到基板中,如从图 34(h) 中的 FEM 模拟中可以看出。从这个意义上讲,波导需要尽可能靠近表面以获得良好的声光重叠。SiMZI 的 SAW AOM 已在 AlN [115] 和 PZT [307] 平台上进行了演示,如图 34(e) 和 (f) 所示。最近还实现了 Si3N4 波导上混合 LiNbO3 的调制 [308]。
可以设计的另一种混合波导是将波导置于压电膜上方,如图 34(g) 所示。波导材料的折射率可以高于或低于压电膜。前一种情况通过全内反射限制光 [309],而后一种情况形成所谓的连续体束缚态 (BIC) [148]。以这种方式制造混合波导并非易事,因为波导蚀刻会使压电层的顶面变粗糙,从而降低 SAW 质量。尽管如此,在混合硫族化物-LiNbO3 赛道谐振器上已经证明了高效的 AOM [309]。对于图 34(h) 所示的工作,波导是通过将电子束抗蚀剂图案化到压电层上而无需蚀刻来制造的 [148]。另一种解决方案是使用拾取和放置方法,稍后将对其进行介绍。虽然未发布的结构很容易处理,但在选择严格限制声学和光学模式的基板时需要权衡。
对于前面描述的大多数示例,该设备位于 SiO2 层上,以便限制光学模式。然而,SiO2 的声速接近或小于压电层,这导致声学指数对比度低,使得声波部分泄漏到基板中 [119,180]。因此,为了有效地激发 SAW 并保持高 Q 值,基板不仅应具有低光学折射率,还应具有高声速(相当于低声学指数)。虽然找到满足这些要求的材料并非易事,但蓝宝石因其低折射率 1.75 和高纵向和横向声速(分别为 10,685 和 5796 m/s)而备受关注[310]。已经利用多种压电材料证明了声子波导中严格的声学模式限制,例如 LiNbO3 [311]、AlN [312] 和 GaN [310,313]。通过进一步研究这些平台中的光波导设计,可以实现光机械集成电路,将机械模式和光学模式限制在同一波导中 [314]
限制声学模式的另一种方法是释放压电层,但代价是制造工艺复杂。如图 35 所示,压电薄膜通过开孔对基板进行各向同性蚀刻而悬浮。与未发布的情况类似,迄今为止,人们已经探索了单一和混合光波导,前者是最广泛采用的,并在 AlN [112,301]、LiNbO3 [15,146] 和 GaAs [315] 上得到演示。图 35(b) 显示了 LiNbO3 跑道谐振器的 AOM 示例,其中通过部分蚀刻 LiNbO3 形成脊波导。两对 IDT 指状物沉积在剩余的 LiNbO3 板上。两侧的开口槽用作形成声腔的声反射器。波导应放置在腔体中声波的波腹处,以最大限度地提高效率。图 35(e) [316] 显示了混合 Si-on LiNbO3 一维光子晶体谐振器的调制。
Si PhC 在单独的芯片上制造,并使用拾放技术连接到压电层 [317,318]。如图 35(f) 所示,IDT 激发兰姆声波,这是释放式 SAW AOM 中最常用的模式。与仅调制一小部分谐振器的跑道谐振器相比,PhC 将光学模式限制在一个很小的体积内,整个谐振器位于兰姆波内。Si 脊波导的 AOM 也已得到演示,如图 35(h)-(j) [319] 所示。光波导在空间上与压电致动器分离,并由在硅板中传播的 SAW 进行调制。这些不同的结构为我们探索新材料和新应用提供了可能性,旨在实现高调制效率、低成本和小尺寸。
在释放的结构上演示的 SAW AOM。(a) 具有由压电材料制成的光波导的 AOM 示意图。(b) LiNbO3 光学跑道谐振器的 AOM,其结构与 (a) 中相同。下部插图是红色虚线框中区域的假色 SEM。(c) (b) 中设备的特性,显示声光 S21 响应 (蓝色) 和微波反射频谱 S11 (黄色)。(d) 位于压电层顶部的混合光波导示意图。(e) 通过释放的 LiNbO3 膜上的 SAW 调制 Si PhC (蓝色) 的设备的假色 SEM。Si 波导是使用拾取和放置技术制造的。(f) 由 IDT 激发的模拟兰姆波。(g) (e) 中设备的声光响应 (蓝色) 和微波反射 (红色)。(h)与压电材料分离的脊形波导示意图。(i)使用 AlN SAW 调制 Si 脊形波导的设备的光学图像。(j)调制光谱显示带宽为 1.7 nm 的单边带调制。红色和紫色曲线分别是斯托克斯和反斯托克斯边带中的光功率。(b) 和 (c) 经 [15] © 2019 光学学会许可转载。(e)–(g) 根据 CC BY 许可转载。(i) 图 2 和 5 以及 (j) 图 3 根据 CC BY 许可转载。
AOM 设备通常通过测量微波反射S11 和声光转换 S21 来表征,如图 35(c) 和 (g) 所示。这里 S11 取输入与 IDT 反射微波之间的幅度比,其中声共振可以作为频谱中的下降来发现。声共振器 Z11 的阻抗可以从 S11 推断为
其中 Z0 是微波电缆的阻抗,在大多数情况下为 50 Ω。
S21 的测量方法是将激光器偏置到光学谐振附近,并通过光电探测器检测光强度和相位调制。然后,S21 是来自光电探测器的微波与输入微波驱动器的幅度比。可以使用商用 VNA 同时轻松测量 S11 和 S21。这种测量可以帮助我们获得大多数关键参数,例如声谐振的频率和线宽、机电耦合强度以及微波到光的换能效率。
传统电光调制器的一个重要品质因数是 Vπ,即在波导中引起光的 π 相移的电压。类似地,可以为光学谐振器的 AOM 定义一个有效 Vπ。为此,调制指数 β 可以定义为 [292,320]
其中 a(t) 表示腔内电场,nphon 表示声学模式下的声子数。可以看出,β 表示腔内光相位正弦调制的幅度。因此,Vπ 是 β = π 时的电压,可以通过拟合 AOM 驱动下光学模式的透射光谱来测量,其中光学谐振在较大的调制指数 β 下会分裂 [15,292,320]。Vπ 还可以与 AOM 的关键参数相关联,如下所示 [320]
其中 γm,ex 是微波信道到声学模式的外部耦合率,γm 是总损耗率,g0 是单光子光机械耦合率。我们可以从 S11 和 S21 测量中找到 γm 和 Ωm。校准 g0 有两种主要方法:一种是通过测量由光机械反向作用引起的机械线宽变化 [320];另一种是通过零差检测由机械热噪声引起的光腔频率波动 [157]。另一方面,γm,ex 可以通过拟合 S11 光谱 [15] 来测量,或者通过校准热占用来测量注入的腔内声子数,或者通过拟合光传输光谱从调制指数来测量 [见公式 (25)][320]。S21 的大小可以与 Vπ 相关联,如下所示 [15,110,309,315]
其中 κo,ex 和 κo 分别为光模式的外部损耗和总损耗,RRD 为光电探测器的响应度(单位为 V/W),Irec 为到达光电探测器的直流光功率。从公式 (28) 中,Vπ 也可以根据 S21 估算出来,Vπ 越小,S21 越大。请注意,公式 (28) 是通过假设一个解析边带得出的,其中机械频率远大于光线宽。非解析边带的情况来自参考文献 [110,315]。此外,请注意,在研究文献和实际应用中,我们应该注意 S21 的定义,它可以是输入和输出微波信号的幅度 [309] 或功率 [15] 之比。此外,当从对数刻度(以分贝为单位)转换为线性刻度时,功率和幅度之间有一个 2 的因子。虽然上述分析是针对光学谐振器的 AOM 进行的,但 MZI 的 AOM 的 Vπ 可以按照类似的方式从 S21 获得 [15,146]:
表 5. 基于表面声波的先进集成式 AOM 之间的比较a
表 5 总结并比较了最先进的 SAW AOM 的性能。可以看出,发布的 AOM 通常比未发布的结构具有更高的效率(更小的 Vπ)。然而,未发布的 AOM 具有更容易制造、更好的热导率和高功率处理能力的优势。虽然光子晶体结构由于其严格的光学模式限制而表现出最小的 Vπ,但光学损耗仍然高于其他平台。在材料方面,由 LiNbO3 制成的 SAW 由于其较高的机电耦合系数而表现出更高的 SAW 激发效率。未来,可以借助新结构和新材料进一步降低 Vπ,目标是实现更高的微波到声波转换效率、更小的声学损耗和更大的光机耦合率(这得益于更小的机械和光学模式体积、更好的模式重叠和更大的光弹性系数)。
5.2. 基于 BAW 的 AOM
除了 SAW,在基板中垂直传输的 BAW 也已用于调制 Si3N4 微环谐振器 [12]。如图 36(a) 和 (b) 所示,该设备与图 7 所示的设备具有相同的结构,其中设计了一个盘状致动器来调谐 Si3N4 谐振器的光学谐振。如果我们改为以微波频率驱动致动器,则声波将被垂直激发并限制在声学法布里-珀罗腔中,形成所谓的 HBAR 模式。图 36(c) 示出了一种典型 HBAR 模式的模式分布。我们可以看到,声波被限制在致动器下方的横向范围内,并均匀分布在整个基板上。由于此处显示的 HBAR 是纵波,因此应力主要由垂直分量决定。另一方面,在 LiNbO3 上也已证明了具有大剪切应力的横向 HBAR [321,322]。通过将光波导放置在应力分布的波腹上,可以实现高效的 AOM。HBAR 模式可以从其机电 S11 响应中找到,如图 37(a) 和 (d) 所示。与光学法布里-珀罗腔类似,存在一系列等距的机械共振,覆盖微波频率的多个八度。17.5 MHz 的模式间隔主要由基板的厚度决定。谐振的线宽为 ∼3 MHz,对应于械 Q 值为 ∼1000。此外,这些共振的包络被周期性地调制。这是由于 SiO2 层中存在声学共振。SiO2 和 Si 腔之间的耦合进一步改变了机械色散并扰乱了模式间隔。这种行为可以通过 Mason 模型捕捉到,详见参考文献 [12]。每个声学共振都可以调制光学谐振器,如图 37(b) 和 (c) 中 TE00 和 TM00 光学模式的光机械 S21 测量所示。与共振下降小于 1 dB 的 S11 不同,由于光学读出的灵敏度高、信噪比高,S21 在共振和反共振之间显示出清晰的峰值和高对比度 (>20 dB)。对于 TE00 和 TM00 模式,均可获得 −65 dB 的最大 S21,根据公式 (29),Vπ 约为 200 V。这比 SAW AOM 高得多。
未发布结构上的 BAW AOM。(a) 沿 (b) 中黑色虚线的器件横截面。(b) 边缘下方带有光学微环的圆盘 AlN 致动器的光学图像。(c) 2.041 GHz 下一种 HBAR 模式的垂直应力分布的数值模拟。(a)–(c) 根据 CC BY 许可转载。
通过释放 SiO2 膜将声波紧密限制在较小的体积内,可以进一步提高调制效率 [16]。如图 38(a)-(c) 所示,Si3N4 所在的区域被切割并由连接到基板的几个悬臂梁支撑。通过去除 Si,可以在 SiO2 腔中激发一系列 HBAR 模式,如从图 38(e) 中的 S11 响应中发现的那样。
由于 SiO2 层较薄,模式间隔增加到 450 MHz 左右。
每个谐振都标记了模式顺序,这对应于腔内一次往返的波长数。图 38(d) 模拟了 4 阶和 9 阶 HBAR 模式的两个示例。4 GHz 左右的机电响应(绿色阴影区域)通过 AlN 腔体中的基本声学共振得到增强,其中声波波长是 AlN 厚度的两倍。除了深谐振之外,还存在 FSR 小得多的 17 MHz 小谐振 [参见图 38(e) 中的插图]。这是由于 Si 基板的 HBAR 共振,因为部分电极接触垫和走线未释放。如图 38(f) 所示,机电耦合效率 kt2,eff 是基于 Mason 模型 [110] 计算的,适用于释放和未释放结构。效率在 4 GHz 的 AlN 共振附近达到最大化,并且在释放后提高了一个数量级以上
未发布的 HBAR AOM 的实验结果。(a) 机电 S11响应。插图说明了声波在界面处的反射。光机械 S21 光谱显示了 (b) TE00 和 (c) TM00光学模式的调制。(b) 中绿色阴影区域约 2 GHz 处 TE00 模式的 (d) S11 和 (e) S21 的放大视图。可以观察到间隔为 17.5 MHz 的周期性声学共振。(f) (c) 中 4 GHz 左右(绿色阴影区域)处 TM00 模式 S21 的放大视图。(a)–(f) 根据 CC BY 许可转载。
释放结构上的 BAW AOM。(a) 释放的 HBAR 的横截面。(b) 制造的器件的光学图像。(c) (b) 中白色虚线框的放大视图,显示微环到总线波导耦合区域。(d) 两种典型模式的垂直应力分布的数值模拟。比例尺是最大值归一化的应力。(e) 机电 S11 谱。标记了氧化物腔中每个 HBAR 的模式顺序。插图显示了绿色阴影区域的放大视图。(f) 计算的释放(黑色方点)和未释放(红色曲线)HBAR 模式的机电耦合效率 kt 2,eff。(a)–(f) © 2021 IEEE。经 Tian 等人许可,转载于 2021 年 IEEE 第 34 届微机电系统 (MEMS) 国际会议,第 210-213 页 (2021) [16]。
已发布的 HBAR AOM 的实验结果。TE00(顶部)和 TM00(底部)模式的光机械 S21。9 GHz 左右高阶模式的 TM00 模式 (b) S11 和 (c) S21 的放大视图。(a)–(c) © 2021 IEEE。经 Tian 等人许可转载,2021 IEEE 第 34 届微机电系统 (MEMS) 国际会议,210–213 (2021) [16]。
AOM 的特征在于图 39(a) 中的光机械 S21 响应。每个 SiO2 HBAR 模式都表现为 S21 中的峰值。Si HBAR 模式不会出现,因为它们主要位于远离内部 Si3N4 微环的外围。可以实现高达 9.2 GHz 的调制,进入微波 X 波段,如图 39(c) 所示。在 1.5 GHz 时,S21 的最大值达到 -45 dB,Vπ 估计为 18 V,比未发布的 HBAR AOM 小得多。改进主要来自于由于 HBAR 模式的更好限制而增强的机电和光机械相互作用。虽然迄今为止展示的 BAW AOM 的效率低于 SAW AOM,但它具有在特定应用中首选的优势。首先,由于 HBAR 模式在基板的垂直方向上均匀分布,因此可以将光波导深埋在包层内以保持高光学 Q 值和对环境扰动的免疫力。此外,声波的平面外传输使平面内光路的独立优化成为可能。其次,声波被致动器横向限制,从而保证了紧凑的尺寸和相邻致动器之间的低串扰[323]。最后,由于声共振主要由每层的厚度决定,因此释放了横向自由度,因此可以设计更大的致动器临界尺寸,与 SAW IDT 的亚微米电极相比。这不仅简化了制造,而且还提高了功率处理能力。另一方面,由于可以在整个晶圆上很好地控制每层的厚度,因此可以在晶圆级上大规模生产具有相同频率的 HBAR 执行器,这将提高产量并降低成本。未来,可以通过设计机械和光学模式来提高 AOM 效率,例如将 HBAR 与光子晶体耦合。此外,具有较大压电系数的材料(例如 LiNbO3 和 BaTiO3)对于激发 HBAR 模式将具有重要意义 [321]
5.3. 压电光机晶体
自 2009 年 Eichenfield 等人 [324] 首次演示以来,OMC 通过共同设计光子和声子能带结构,提供了一种将机械和光学模式紧密限制在小体积内的方法。这使我们能够实现 1 MHz 量级的最高光机耦合率。OMC 已在大多数常见光学材料中实现,包括 Si [156]、Si3N4 [325]、金刚石 [326] 和 SiC [327],以及压电材料,如 AlN [328]、LiNbO3 [329]、GaP [160,161] 和 GaAs [159]。通过沉积电极,由压电材料制成的 OMC 可以直接耦合到外部微波通道进行光调制,如图 40 所示。可以设计一对电极或一个 IDT 来激发机械振动。然而,为了保持高光学 Q 值,电极需要放置在距离 OMC 几微米的地方。需要一个声子晶体波导将声能传送到 OMC [见图 40(a)],它必须经过定制以支持大的声波数,但同时又要充当光学模式的光学镜 [320]。另一方面,由于 OMC 机械模式尺寸小,与 IDT 的声学模式存在很大不匹配,导致耦合效率低。一种解决方案是将 IDT 模式限制在波长级机械波导中,如图 40(c) 所示 [292,330]。另一种方法是设计一个 IDT,将声波聚焦到声子波导上 [331–333],如图 40(d) [331] 所示。
除了由单一材料制成的压电光机系统外,混合压电硅上平台也得到了广泛研究,显示出高机械和光学 Q 值以及大光机耦合强度的优势。这主要得益于 Si 的低声学损耗、大折射率和光弹性系数 [335]。AlN 和 LiNbO3 是迄今为止展示的两种主要压电材料,如图 41 所示。IDT 可以激发不同的声学模式,例如兰姆波 [图 41(a)] 和波长级声腔 [图 41(b)]。然后,声波由声子晶体波导引导至 OMC。当 OMC 和压电模式设计为具有相同的频率时,它们之间的耦合会导致混合机械模式。该混合模式与 IDT 的光场和电场部分耦合,用于光子和微波光子之间的转换。参与压电腔的声能对光机械相互作用没有贡献,这可能会降低光机械耦合率 gom。因此,最好使用具有小模式体积的压电声腔。最近,已经设计 [335] 并演示了 [336] 半波长尺度的声学谐振器,如图 41(c) 所示。形成类 Si 混合模式,支持较大的 g0 和与高阻抗微波谐振器的强耦合。
表 6 总结了压电 OMC 中实现的最先进的 AOM 的性能。尽管 g0 很大,但效率在很大程度上受到从微波到 OMC 的外部耦合率的限制,尤其是对于使用 SAW IDT 和简单电极的激励方案。从这个意义上讲,波长级 IDT 由于其与 OMC 的模式匹配更好而更受欢迎,并且已经证明了 Vπ 比 SAW AOM 小得多 [292]。另一方面,GaAs 表现出最大的 g0,因此可以预见未来通过优化 IDT 设计可以大大改善 Vπ。
基于单个压电材料的压电 OMC。(a) GaAs OMC 由 IDT 的兰姆波机械激励。(b) GaP OMC 由一对电极激励。
下图显示了电极上方 OMC 的放大视图。(c) LiNbO3OMC 通过机械波导耦合到 IDT。左下图显示 IDT,右下图显示 OMC。(d) AlN OMC 由聚焦 IDT 激励。(a) 经 Springer Nature 许可转载:Balram 等人,Nat. Photonics10, 346 (2016) [334],版权所有 2016。(b) 根据 CC BY 许可转载。(c)根据 CC BY 许可转载。(d) 经 Vainsencher等人,Appl. Phys. Lett. 许可转载。109, 033107 (2016) [331]。版权所有 2016,AIP PublishingLLC。
总之,本节回顾了使用各种声学模式实现的集成 AOM,它们在不同方面各有优势。SAW 具有较高的微波到声波转换效率 (γm,ex/γm),而 HBAR 通过包覆光波导支持高光学 Q,OMC 通过亚波长模式限制在光机械耦合 g0 方面更胜一筹。因此,应根据应用要求选择适当的方案,同时考虑材料兼容性、效率和制造成本。下一节概述了一些最广泛探索的应用,并对不同的声学模式进行了比较