利用标准代工平台构建硅光子MEMS微环谐振滤波器

近年来，全球数字化进程空前加速。居家办公和远程学习带来的流媒体和视频会议等应用，导致住宅宽带使用激增。人工智能（AI）和自动驾驶汽车等新兴应用，将进一步加速未来对数据通信的需求。

如今的互联网基础设施是基于光纤通信的，如何使系统更高效地满足未来激增的数字通信需求？

为了应对日益增长的数据速率，光纤通信系统开始在不同专用波长下采用许多独立通信信道，这一技术被称为波分复用。这些信道在光纤传输之前在多路复用器中组合。然后在接收端对光谱信号进行解复用。

通常，利用光子集成威廉希尔官方网站 （PIC）执行此操作。光子集成威廉希尔官方网站 将光限制并引导到微尺度组件中，例如阵列波导光栅或集成环形谐振器等，这些组件在多个波长通道中操纵信息。

据麦姆斯咨询介绍，在近期发表于Journal of Optical Microsystems期刊的一篇论文中，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）Hamed Sattari博士及其共同作者通过移动光子集成威廉希尔官方网站 （PIC）中的悬浮硅环形谐振器，展示了一种用于解复用操作的高能效组件。

其环形谐振器的机械位移将波长通道提取到总线波导中，有效地充当了微机械操作的分插滤波器（Add/Drop Filter）。其静电执行机制基于MEMS技术，这种技术已广泛应用于各类消费电子产品，例如投影仪中的德州仪器（TI）数字微镜阵列等。

MEMS分插滤波器示意图。

该器件通过驱动可垂直移动的悬浮环形谐振器进行调谐。极其紧凑的占位面积可以实现快速操作，静电驱动机制确保了极低的能耗，使得这种新型滤波器具有高能效。

与那些已成熟的光学MEMS器件相比，该论文所展示的新型硅光子MEMS器件的尺寸大约小了3个数量级。

其环形谐振器的波导横截面小于650 nm x 220 nm，凭借小于500 nm的位移就足以操作滤波器。

与现有的MEMS产品相比，这种紧凑的占位面积可以实现更快速地操作，并且，静电执行机制确保了极低的能耗，使这种新型滤波器具有更高的能效。

左侧为硅光子芯片的光学显微镜图像，右侧为悬浮式MEMS微环谐振滤波器的放大视图；成功将MEMS器件集成到标准硅光子平台的完整堆栈中。

其中，硅光子MEMS分插滤波器在IMEC（总部位于比利时的国际研发组织）标准硅光子平台上通过后处理工艺实现。据称，通过标准代工工艺在硅光子芯片中集成MEMS代表了新的技术里程碑。

释放硅光子MEMS组件的制造工艺

此前在EPFL领导光子MEMS开发的Niels Quack教授表示：“我们证明了光子MEMS可以与芯片上已构建的高性能光子组件集成，并且可以大规模扩展。”

Hamed Sattari表示：“我们的研究表明，硅光子MEMS在技术成熟度方面迈出了重要一步。现在我们已经可以构建由上千个组件组成的大规模光子集成威廉希尔官方网站 （例如分插滤波器），提供了可以使数据中心和光纤通信应用更加节能的新平台。”

论文链接：https://doi.org/10.1117/1.JOM.2.4.044001

审核编辑：刘清