鈮酸鋰是迄今為止最小的電光調(diào)制器

在二氧化硅上鍵合鈮酸鋰薄膜，制造出的芯片在數(shù)據(jù)通信、微波光子學(xué)和光量子學(xué)等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，紐約州羅切斯特大學(xué)（University of Rochester）的電子工程師宣布，在解決光子學(xué)集成電路尺寸縮小問(wèn)題上，邁出了重要一步。

羅切斯特團(tuán)隊(duì)使用光子學(xué)研究人員廣泛采用的材料——鈮酸鋰，制造了他們認(rèn)為“迄今為止最小的電光調(diào)制器”。該調(diào)制器是光子學(xué)芯片的關(guān)鍵元件，控制光在電路中的移動(dòng)方式。

電子和計(jì)算機(jī)工程教授Qiang Lin在實(shí)驗(yàn)室使用鈮酸鋰薄膜鍵合在二氧化硅上，制造出的鈮酸鋰電光調(diào)制器不僅尺寸最小，還能運(yùn)行高速且節(jié)能。

Qiang Lin實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的電光調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖

這項(xiàng)工作研究成果報(bào)道于《自然通訊》。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17950-7。

論文主要作者M(jìn)ingxiao Li是Qiang Lin教授實(shí)驗(yàn)室的研究生，他介紹這項(xiàng)成就“為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模鈮酸鋰光子集成電路奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，鈮酸鋰光子集成電路對(duì)數(shù)據(jù)通信、微波光子學(xué)和光量子學(xué)應(yīng)用至關(guān)重要。”

Qiang Lin說(shuō)，“鈮酸鋰的電光特性和非線(xiàn)性光學(xué)特性等優(yōu)勢(shì)是眾所周知的，因此已經(jīng)成為光子學(xué)研發(fā)的主力材料系統(tǒng)?！?/p>

“然而，目前用塊狀晶體鈮酸鋰或薄膜鈮酸鋰制造的光子器件尺寸都較大，并且難以縮小，這限制了調(diào)制效率、能耗和電路集成度。”

“要制造出質(zhì)量高、精度高的納米光子結(jié)構(gòu)，挑戰(zhàn)巨大?！?/p>

該調(diào)制器項(xiàng)目基于實(shí)驗(yàn)室常用的鈮酸鋰構(gòu)建光子納米腔，這是光子芯片中的另一個(gè)關(guān)鍵元件。納米腔只有1微米左右，在室溫下只用兩個(gè)或三個(gè)光子來(lái)調(diào)諧波長(zhǎng)。

“這是我們第一次知道在室溫下可以通過(guò)這種方式操縱兩個(gè)或三個(gè)光子。”Lin說(shuō)。調(diào)制器可與納米腔一起構(gòu)建納米級(jí)光子芯片。

該研發(fā)項(xiàng)目得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、美國(guó)國(guó)防威脅降低局和美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的資助。該器件的晶圓代工在康奈爾納米科學(xué)與技術(shù)研究中心的工廠完成。