隔离|破解集成光学大难题：芯片级无源光隔离器成功面世( 五 ) 芯片|激光器|半导体|新型冠状

结论
我们已经演示了利用完全被动的克尔效应的片上光学隔离器。通过调整耦合参数，我们在插入损耗和隔离之间进行了权衡，演示了插入损耗仅为1.8 dB ，隔离为17 dB的器件，单环隔离高达23 dB 。由于这些隔离器的集成性质，它们可以很容易地级联以提高性能。通过级联两个环，我们实现了35db的隔离和5db的插入损耗。最后，我们演示了该器件用于隔离边缘耦合DFB激光芯片的输出。
由于这些设备是完全无源和无磁的，它们不需要外部驱动器，并且可以在不产生任何电磁干扰或磁场背景的情况下运行。尽管如此，它们的性能仍然与最先进的有源和磁性集成隔离器具有竞争力。此外，来自商业代工厂的更好控制的制造将允许更高的质量因子，并实现两个以上环的级联，将20 dB隔离的功率阈值降低到2 mW以下，可实现的隔离超过70 dB 。由于许多混合和异质集成光学系统已经在克尔材料中包含高质量的光子学，这种类型的隔离器可以立即纳入最先进的集成光子学。

图S1：a.线性滤波器宽带隔离原理图。红色为泵，绿色为泵的反向传播信号简并，蓝色为隔离器的反向谐振的反向传播信号。 b.系统频率响应。线性滤波器传输泵和阻挡光的传输，可以通过隔离器在XPM共振。 c.通过设计线性滤波器，使其具有不是隔离器FSR倍数的FSR(自由光谱范围) ，可以实现超宽带隔离。

图S2：隔离器分散。测量环形谐振腔模式的综合色散。基本模式显示在插图中，图中深蓝色部分保持正常色散，允许高功率输入泵没有伪OPO 。两个高阶模的色散用浅蓝色表示。该环的FSR为240.5 GHz 。

图S3：隔离器模型。 a.热拉隔离环正向传动。蓝色越深，输入功率越高。 b.热拉隔离环反向传动。深蓝色代表更高的泵功率。由于失谐随输入功率的增加而增加，我们期望看到在每个功率级别上具有最大失谐的洛伦兹传输，如虚线所示。

图S4：实验比较。左图为理论反向传输曲线，右图为相应实验图。上一行显示了功率依赖的反向传输(以dB为单位) 。下一行显示堆叠的反向传输轨迹。右下角插图显示提取的功率相关隔离拟合与左下角图中相同的理论曲线。
文章来源：

https://optics.org/news/13/12/5
【隔离|破解集成光学大难题：芯片级无源光隔离器成功面世】https://www.nature.com/articles/s41566-022-01110-y