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)麥姆斯咨詢報道，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題上，邁出了重要一步。

羅切斯特團隊使用光子學(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方式。

電子和計算機工程教授Qiang Lin在實驗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，還能運行高速且節(jié)能。

Qiang Lin實驗室開發(fā)的電光調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖

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

論文主要作者Mingxiao Li是Qiang Lin教授實驗室的研究生，他介紹這項成就“為實現(xiàn)大規(guī)模鈮酸鋰光子集成電路奠定了堅實的基礎(chǔ)，鈮酸鋰光子集成電路對數(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?！?/p>

Qiang Lin說，“鈮酸鋰的電光特性和非線性光學(xué)特性等優(yōu)勢是眾所周知的，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?！?/p>

“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。”

該調(diào)制器項目基于實驗室常用的鈮酸鋰構(gòu)建光子納米腔，這是光子芯片中的另一個關(guān)鍵元件。納米腔只有1微米左右，在室溫下只用兩個或三個光子來調(diào)諧波長。

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

該研發(fā)項目得到了美國國家科學(xué)基金會、美國國防威脅降低局和美國國防高級研究計劃局（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。