Silicon Nitride External Cavity Lasers enabled by micro-transfer printing

Abstract

[ES] En esta tesis se han explorado diferentes láseres de cavidad externa (de onda continua y pulsada) y finalmente se han diseñado, fabricado y caracterizado utilizando el nitruro de silicio de 300 nm de la plataforma VLC-CNM como parte de una colaboración entre los grupos de investigación de la Universitat Politècnica de València (UPV) y la Ghent University (UGent) para avanzar en la integración de fuentes de luz sobre nitruro de silicio utilizando la técnica de micro-transfer printing. En primer lugar, se han simulado los diseños láser utilizando una herramienta de simulación propia desarrollada por el Prof. Dr. Daniel Pastor Abellan de la Universitat Politècnica de València (UPV) en MATLAB®. Para el trazado de la máscara, se desarrolló un kit de diseño de procesos (PDK) para la herramienta de código abierto GDS Factory con la supervisión de los ingenieros de VLC Photonic. Mientras se fabricaban los chips, se diseñó y fabricó un chip de prueba en las instalaciones de UGent NamiFab utilizando obleas de nituro de Lionix International B.V para caracterizar el acoplamiento del nitruro de silicio al cupón de silicio de 400 nm. Además, los amplificadores de fosfuro de indio se imprimieron encima, lo que permitió medir la respuesta espectral de ganancia bajo diferentes potencias de polarización. Cuando llegaron los chips, se postprocesaron para caracterizar las figuras de mérito de los láseres de trabajo.

[EN] This thesis explored different external cavity lasers (continuous wave and pulsed) and finally designed, manufactured and characterized using the 300 nm silicon nitride from the VLC-CNM platform as part of a collaboration between the research groups at the Universitat Politècnica de València (UPV) and Ghent University (UGent) to advance the integration of light sources on silicon nitride using the micro-transfer printing technique. First, laser designs have been simulated using a proprietary simulation tool developed by Universitat Politecnica de Valencia (UPV) Prof. Dr. Daniel Pastor Abellan in MATLAB®. For the mask layout, a Process Design Kit (PDK) for the open-source tool GDS Factory was developed with the supervision of VLC Photonic engineers. While the chips were manufactured, a test chip was designed and fabricated at Ugents NamiFab facilities using Lionix International B.V silicon nitride to characterize the coupling from the silicon nitride to the 400 nm silicon coupon. Moreover, the indium phosphide amplifiers were printed on top, allowing the measurement of the gain spectral response under different bias powers. When the chips arrived, they were post-processed to characterize the figures of merit of the working lasers.