3D集成硅PIC芯片

來自美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校與加州理工學(xué)院的科研團(tuán)隊合作開發(fā)出了首款同時集成激光器和光子波導(dǎo)的芯片，向在硅上實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)邁出了關(guān)鍵一步。相關(guān)論文已發(fā)表于近日出版的《自然》雜志上，該團(tuán)隊描述了他們?nèi)绾沃谱髟撔酒约霸跍y試時工作狀況如何。

集成電路出現(xiàn)后，科學(xué)家們開始將晶體管、二極管和其他組件集成在一個芯片上，這大大提高了芯片等的潛力。在過去幾年里，光子學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家一直希望能實現(xiàn)同時集成激光器和光子波導(dǎo)。此類光子芯片有助科學(xué)家開展更精確的原子鐘實驗，減少對巨型光學(xué)工作臺的需求，也可用于量子領(lǐng)域。

為研制出此類芯片，工程師們開發(fā)了插入式隔離器，以防止可能會出現(xiàn)的導(dǎo)致芯片不穩(wěn)定的反射。但這種方法需要使用磁性材料，而這也會引發(fā)新的問題。在最新研究中，科學(xué)家找到了解決這些問題的方法，創(chuàng)造出了第一個真正可用的集成芯片。

研究人員首先在硅襯底上放置一個超低損耗氮化硅波導(dǎo)，隨后在波導(dǎo)管上覆蓋多種硅，并在其上安裝了低噪聲磷酸銦激光器。通過將兩個組件隔離開，防止了蝕刻過程中對波導(dǎo)的損壞。

研究團(tuán)隊通過測量芯片的噪聲水平來測試其性能，結(jié)果令人滿意，隨后他們用其制造出一個可調(diào)諧的微波頻率發(fā)生器。

審核編輯 黃宇