Progrès de la recherche sur les lasers à points quantiques sur silicium

ZHANG Nan ,  

XIE Qijie ,  

NA Quanxin ,  

LUO Dengfeng ,  

JIA Siqi ,  

WANG Kai ,  

摘要

Avec l'augmentation constante du trafic de données mondial, les circuits photoniques intégrés sur silicium sont devenus un domaine de recherche très prometteur dans le domaine des communications optiques intra- et inter-puces à haute performance. Cependant, en raison de la très faible efficacité d’émission lumineuse du silicium intrinsèque, les sources lumineuses sur substrat silicium constituent les composants les plus défis dans les circuits photoniques intégrés. Pour résoudre le problème du manque de sources lumineuses natives, les lasers à semi-conducteurs du groupe III-V intégrés sur silicium ont été largement étudiés, offrant d’excellentes performances optiques et électriques. Il est à noter que l’utilisation de points quantiques comme milieu amplificateur dans les lasers III-V a suscité beaucoup d'attention en raison de ses nombreux avantages, tels que la tolérance élevée aux défauts cristallins, la faible sensibilité à la température, la faible densité de courant de seuil, et la faible sensibilité aux réflexions. La zone de gain utilisant des points quantiques présente de nombreuses améliorations par rapport aux puits quantiques en photointégration. La bande passante de gain peut être conçue et optimisée selon les besoins, permettant une émission laser sur l’ensemble du spectre proche infrarouge. La séparation énergétique importante des états quantiques des matériaux environnants confère d’excellentes performances à haute température et une récupération du gain à l’échelle sub-picoseconde. Cet article passe en revue les dernières avancées dans les lasers à points quantiques III-V intégrés sur silicium sous plusieurs angles : matériaux de points quantiques, lasers à points quantiques, technologies de liaison par wafers, technologie de collage inversé, et technologie de croissance épitaxiale directe, tout en discutant des perspectives futures et des défis.

关键词

photonique sur silicium;lasers à points quantiques sur puce;intégration photonique

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