Встроенные источники света для кремниевой фотоники

Выполняя функцию электрооптических преобразователей, встроенные кремниевые источники света являются незаменимыми компонентами кремниевых фотонных технологий, разработка которых ведется уже длительное время. В настоящей работе кратко рассматриваются история и последние достижения в области нескольких перспективных вариантов встроенных источников света с точки зрения рабочей длины волны, условий накачки, энергопотребления и технологии изготовления. Кроме того, эффективность каждого варианта оценивается с учетом термической стабильности — важнейшего параметра для сложных оптоэлектронных интегральных схем (OEIC) и оптических соединений. В настоящее время кремниевые (Si) лазеры на основе материалов III–V групп, сформированные с применением технологий бондинга, демонстрируют наилучшие характеристики и имеют наиболее высокие перспективы коммерческого использования в ближайшем будущем. Однако в долгосрочной перспективе непосредственный гетероэпитаксиальный рост материалов III–V групп на Si представляется более перспективным для недорогого производства с высоким выходом годных изделий. Демонстрация высокоэффективных лазеров на квантовых точках (QD), монолитно выращенных на Si, убедительно подтверждает их реализуемость и огромный потенциал для применения в качестве встроенных лазеров. Высокая температурная стабильность лазеров на квантовых точках делает эту конструкцию особенно привлекательной для крупномасштабных оптоэлектронных интегральных схем высокой плотности. Лазеры на основе германия (Ge), выращенного на Si, также конкурентоспособны для будущей крупномасштабной монолитной интеграции. По сравнению с кремниевыми лазерами на основе материалов III–V групп, главное потенциальное преимущество лазеров Ge-на-Si заключается в совместимости их материалов и технологических процессов с кремниевой технологией. Кроме того, универсальность Ge позволяет одновременно реализовать излучение, модуляцию и детектирование фотонов при простой технологии и низкой стоимости. Гибридные кремниевые лазеры на основе слоев III–V групп, соединенных с кремнием методом бондинга, в настоящее время являются наиболее перспективными кандидатами на роль встроенных лазеров для кремниевой фотоники. Встроенные кремниевые источники света крайне востребованы в качестве электрооптических преобразователей в кремниевой фотонике. Чжипин Чжоу и Бин Инь из Пекинского университета (Китай), а также Юрген Мишель из Массачусетского технологического института...