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硅的限制與突破性的光子芯片、光子芯片清洗介紹

發(fā)布日期:2023-07-07 發(fā)布者:合明科技 瀏覽次數:4141

什么是光參量放大器?










通過改變傳輸系統(tǒng)中電容或光學材料的折射率特性,利用光纖和波導的三階非線性也可以實現光信號放大,即光參量放大器。

與傳統(tǒng)的光學躍遷放大器相比,其超寬的頻譜覆蓋范圍是無與倫比的優(yōu)勢特征——參量放大器幾乎可以在任何波長內實現寬帶增益,并且這種增益完全取決于所用波導材料的色散特性,這使得參量放大器可以在傳統(tǒng)增益介質無法覆蓋的波長范圍內實現增益。

參量放大器的另一個優(yōu)勢是:不受小輸入信號的影響。這意味著它可以在同一光路中,既可以放大最微弱的信號,也可以放大最大的輸入功率。因此,其增益譜可以通過波導的幾何優(yōu)化和色散工程來定制,這大大擴寬了其應用場景與目標波長的選定范圍。
硅的限制與突破性的光子芯片
盡管基于光纖的光學參量放大器具有十分誘人的前景,但由于二氧化硅的弱克爾非線性導致其所需的泵浦功率非常高,使得放大器結構變得異常復雜。
相比之下,在過去的二十年中,集成光子平臺如氮化硅(Si?N?)、AlGaAs、GaP、鉭和硫族化物,在克爾非線性增強方面已取得了顯著的成果。
然而,迄今為止,由于凈增益只能通過使用脈沖光泵克服波導材料損耗來實現。因此,基于三階非線性的連續(xù)行波光參量放大器,放大任意波長輸入信號的能力還沒有被證實。
研究團隊將長為2 m的低損氮化硅螺旋線集成在一片3×5 mm的晶圓上,以形成超低損耗高集成度氮化硅光參量放大器,實物圖如圖2 a)所示。圖2 b)與圖2 c)分別為輸入信號與放大后的輸出信號。

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圖2:光參量放大器

為驗證制作的光參量放大器的性能,研究人員在信號波長范圍為1260 nm~1630 nm內,測量光參量放大器波導材料的透射光譜、色散分布和損耗等參數,實驗裝置圖如圖3所示。

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圖3:測試光路

實驗結果表明,在氮化硅波導螺旋中,整個測試芯片總損耗低至10 dB,并且,信號實現增益的全帶寬達到20 nm。數據顯示,即使在考慮芯片上光傳播損耗和光纖-芯片-光纖耦合損耗的情況下,整個系統(tǒng)也實現了高達2 dB的凈參數增益。

這種放大器的應用領域近乎是無限的。可以將放大信號擴展到電信波段以外,中紅外或可見光;到激光雷達或其他用于探測、感知經典或量子信號的應用。”

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污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發(fā)接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。

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