Published December 2019
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Journal article
Demonstration of critical coupling in an active III-nitride microdisk photonic circuit on silicon
Contributors
Others:
- Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N (UMR_9001)) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Nanophysique et Semiconducteurs (NPSC) ; PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS) ; Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) ; Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) ; Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
- Laboratoire Charles Coulomb (L2C) ; Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Description
On-chip microlaser sources in the blue constitute an important building block for complex integrated photonic circuits on silicon. We have developed photonic circuits operating in the blue spectral range based on microdisks and bus waveguides in III-nitride on silicon. We report on the interplay between microdisk-waveguide coupling and its optical properties. We observe critical coupling and phase matching, i.e. the most efficient energy transfer scheme, for very short gap sizes and thin waveguides (g = 45 nm and w = 170 nm) in the spontaneous emission regime. Whispering gallery mode lasing is demonstrated for a wide range of parameters with a strong dependence of the threshold on the loaded quality factor. We show the dependence and high sensitivity of the output signal on the coupling. Lastly, we observe the impact of processing on the tuning of mode resonances due to the very short coupling distances. Such small footprint on-chip integrated microlasers providing maximum energy transfer into a photonic circuit have important potential applications for visible-light communication and lab-on-chip bio-sensors.
Abstract
International audienceAdditional details
Identifiers
- URL
- https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02393815
- URN
- urn:oai:HAL:hal-02393815v1
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- UNICA