近日，我室周杰硕士研究生（第一作者）、张巍副研究员（第一通讯作者）、沈祥研究员（共同通讯作者）等人联合美国麻省理工学院材料系胡崛研究组的杜清扬博士研究生（第二作者）在硫系基质光波导和微环谐振腔领域获得最新的研究进展，相关研究成果在“IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics”上发表题为“Large Nonlinearity, Low Loss Ge-Sb-Se Glass Photonic Devices in Near Infrared”的论文。
    硫系波导器件在光通信、生物传感等领域具有广阔的应用前景。在本工作中，选用Ge28Sb12Se60组分作为波导层材料，研究在不同ICP刻蚀条件下制备所得的波导形貌，得到在刻蚀气体CF4/ CHF3=1:2（总流量30 sccm），刻蚀压强0.2 pa，刻蚀功率250 W条件下，刻蚀的波导表面和侧壁粗糙度最低，其中6 μm宽波导的表面粗糙度仅为0.67 nm（图1所示）。采用电子束曝光和离子刻蚀法制备Ge28Sb12Se60微环腔，微环半径40 μm，截面尺寸为800 nm× 400 nm，在1550 nm波段保证了单模传输。在临界耦合条件下通过传输光谱计算获得品质因数Q=2.3×105，自由频谱范围FSR=3.13 nm，传输损耗为2.4 dB/cm（图2所示）。计算获得1550 nm波长下的非线性折射率为5.12 × 10-18 m2 / W，微环腔TE模和TM模非线性系数分别为24 W-1 m-1和17 W-1 m-1。该研究结果表明Ge28Sb12Se60基质硫系光子器件在集成非线性光学方面有广阔的应用空间。

图1 (a) 优化后参数条件下刻蚀所得宽度分别为2 μm、4 μm、6 μm和8 μm
的条形波导；(b) SPM下测试所得波导表面粗糙度

图2 (a) Ge28Sb12Se60微环谐振腔显微镜图；(b) 谐振峰谱图

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/8338394/