Для эффективной работы фотонным интегральным схемам нужны миниатюрные источники света — например, микродисковые лазеры на основе арсенида галлия. В устройстве российских ученых из НИУ ВШЭ диаметр лазера составляет всего 40–30 мкм. Уменьшить размер и повысить стабильность работы удалось благодаря объединению компонентов схемы в одну эпитаксиальную структуру — набор кристаллических слоев, выращенных один поверх другого.
«Создание микродисковых лазеров, сопряженных с волноводом, — сложная задача. Необходимо создать тонкопленочную эпитаксиальную структуру заданного состава. В нашем случае мы использовали газофазную эпитаксию из металл-органических соединений, метод послойного формирования кристаллов разных веществ на поверхности друг друга. Из полученной структуры формировались лазеры и волноводы. Это стало возможно благодаря разработкам Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН. Все эти процессы потребовали использования высокотехнологичного оборудования и работы целой группы опытных, талантливых и квалифицированных специалистов», — рассказал Никита Фоминых, младший научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге.
Помимо источников излучения, для функционирования ФИС необходимы и приемники. Эту роль в работе выполняют волноводные фотодетекторы. Таким образом, появляется возможность создать оптопару микролазер — волноводный фотодетектор с согласованной рабочей длиной волны на одной пластине. Размер фотодетектора, который был использован в оптопаре, не превышал 90 мкм, что позволило создать очень компактную и энергоэффективную оптопару.
«Микродисковые лазеры — уникальные оптоэлектронные приборы. При размере, сравнимом с диаметром нити паутины, они могут выдавать достаточно большую оптическую мощность. Мы экспериментально показали, что все необходимые для фотонной интегральной схемы оптоэлектронные компоненты — микродисковый лазер, волновод и фотодетектор — могут быть изготовлены из одной эпитаксиальной гетероструктуры, на одной основе», — отметила одна из авторов статьи, заведующая Международной лабораторией квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге Наталья Крыжановская.Результаты исследования опубликованы в издании «Физика и техника полупроводников».
