由于氮化硅材料擁有略低于鈮酸鋰材料的折射率，因此大部分光場(chǎng)仍限制在鈮酸鋰中，如圖1所示，這樣的性質(zhì)有利于在同一塊襯底上利用鈮酸鋰優(yōu)異的材料屬性實(shí)現(xiàn)電光調(diào)制器和光學(xué)非線性器件。同時(shí)，氮化硅材料還擁有與鈮酸鋰相似的光學(xué)透明窗口，有助于實(shí)現(xiàn)超寬帶器件。合作團(tuán)隊(duì)前期在基于氮化硅-薄膜鈮酸鋰異質(zhì)集成的光子器件方面還完成了一些相關(guān)工作：(1) 光柵耦合器 [APL Photonics 6(8), 086108, 2021]，只需一步刻蝕，最大耦合效率~ -4 dB，3 dB帶寬大于70 nm，是該平臺(tái)上光柵耦合器的首次報(bào)道；(2) 電光調(diào)制器 [Optics Letters 46(23), 5986-5989, 2021]，驗(yàn)證了對(duì)OOK信號(hào)的高速電光調(diào)制，演示的最大調(diào)制速率可達(dá)80 Gbps。

圖1. (a) 直刻薄膜鈮酸鋰波導(dǎo)的制作工藝和波導(dǎo)中的模場(chǎng)圖 (b) 氮化硅-薄膜鈮酸鋰異質(zhì)波導(dǎo)的制作工藝和波導(dǎo)中的模場(chǎng)圖

鈮酸鋰是典型的各向異性晶體，基于前期的研究工作，團(tuán)隊(duì)研究人員通過(guò)仿真計(jì)算得到了鈮酸鋰不同晶體學(xué)軸的光學(xué)模式特性（圖2），并率先提出了基于該平臺(tái)的高性能模式和偏振復(fù)用方案：在鈮酸鋰晶體學(xué)Z軸方向?qū)崿F(xiàn)模式復(fù)用，晶體學(xué)Y軸方向?qū)崿F(xiàn)偏振復(fù)用。

圖2. (a) 晶體學(xué)Y軸模式有效折射率與氮化硅脊寬度的關(guān)系 (b) 晶體學(xué)Z軸模式有效折射率與氮化硅脊寬度的關(guān)系