最新重大发现-蓝宝石衬底薄膜铌酸锂电光调制器实现20GHz高速低耗调控

$EPFL Rachel Grange联合上科大陈佰乐突破中红外集成光子学瓶颈：蓝宝石上铌酸锂调制器实现20GHz高速调控

      瑞士苏黎世联邦理工学院Rachel Grange、Jerome Faist等联合上海科技大学陈佰乐研究团队，成功开发出基于蓝宝石衬底的薄膜铌酸锂电光调制器，在4微米中红外波段实现了20GHz调制带宽、17dB消光比，并展示了70GHz光频梳生成。

      中红外波段（3-14微米）被誉为光谱学的“黄金窗口”——大量分子在这个波段具有独特的吸收指纹，同时大气衰减较低，适合自由空间光通信。

      然而，中红外集成光子学长期面临一个核心瓶颈：缺乏高性能的电光调制器。 传统铌酸锂绝缘体上平台受限于二氧化硅埋氧层的吸收，工作波长难以突破3.8微米。III-V族和硅基载流子调制器虽能工作至更长波长，却饱受高光学损耗困扰。

      如何在保持低损耗的同时，实现高速、高效的振幅调制，成为领域内亟待解决的难题。

      研究团队给出的答案是蓝宝石上铌酸锂平台。这一材料组合的巧妙之处在于：蓝宝石衬底在4.5微米以内几乎无吸收，完美避开了传统二氧化硅的损耗瓶颈，同时保留了铌酸锂优异的电光效应（Pockels系数高达33 pm/V）。

      本研究展示的蓝宝石上铌酸锂调制器，在中红外波段实现了宽带、高速、低损耗、高消光比的综合性能，填补了集成光子学在该波段的关键空白。