用于太赫兹波路径切换的单晶硅柔性鱼骨形波导

《Journal of Microelectromechanical Systems》：Flexible Fishbone Waveguides Made of Single-Crystal Silicon for Terahertz-Wave Path Switching

　　

摘要：

信号控制集成系统对于推进太赫兹应用至关重要，包括6G通信系统、医学诊断和安全检查。光子集成电路（PICs）能够实现太赫兹范围的宽带和高效率控制。光学开关是信号路由的关键组件。在各种方法中，基于微机电系统（MEMS）的直接光路切换型光学开关具有优异的调制深度、带宽和光效率。然而，与红外区域不同，传统使用带状波导的光学开关尺寸过大，无法在太赫兹范围实现。在本研究中，我们提出了一种由亚波长结构和梁组成的"鱼骨"波导，以实现高机械柔性和足够的光约束。我们阐明了波导参数与其机械和光学特性之间的关系。使用微加工工艺制造了一个集成10毫米长鱼骨波导的1×2光学开关。该占地面积是先前报道的紧凑型光学开关的1/88。实验结果表明，在65V驱动电压下实现了475 μm位移，并在270-320GHz频段内实现了平均串扰为-10dB的光学切换。据我们所知，这是首次在太赫兹范围中展示直接光路切换型光学开关。本研究有助于MEMS光学开关的进一步微型化和低压操作，并增强了太赫兹光子集成电路的功能。[2026-0061]