鉭酸鋰革命：高效光子集成電路引領下一代光通信技術飛躍
近日，來自洛桑理工學院（EPFL）和上海微系統與信息技術研究所（SIMIT）的研究人員攜手，成功研發了一種革命性的新型光子集成電路（PICs）。
這款芯片以鉭酸鋰為材料基礎，不僅性能卓越，而且成本效益高，具備廣泛的應用前景。
對于非專業人士而言，光子集成電路（PICs）意味著在單一芯片上集成了多種光學器件和功能。自誕生以來，PICs在光通信和計算系統領域已引發了深刻變革。
多年來，硅基PICs因其成本效益和與現有半導體技術的兼容性而備受青睞。然而，硅基PICs在電光調制帶寬方面存在限制。
盡管如此，硅光收發器芯片已在絕緣體上成功商業化，并在現代數據中心中驅動著數百萬根玻璃纖維中的信息傳輸，贏得了市場的廣泛認可。
鉭酸鋰PICs優勢強大
直到最近，絕緣體上的鈮酸鋰晶圓一直是PICs的首選材料。但新研發的鉭酸鋰PICs憑借其強大的波克爾系數，已被證實為高效的光子集成電光調制器材料，對高速光調制至關重要。
然而，由于鉭酸鋰的生產成本高且制造過程復雜，其廣泛應用一度受阻。
但現在，研究人員似乎找到了解決方案——鉭酸鋰。這種材料不僅具備與鈮酸鋰相媲美的優異電光性能，更在可擴展性和成本方面展現出了明顯優勢。事實上，它已經在電信行業的5G射頻濾波器中得到了廣泛應用。
新研發的鉭酸鋰PICs，充分利用了這種材料的優勢，通過高質量制造實現了更高的成本效益，有望徹底改變光電子領域。
為實現這一目標，研究人員創新地將鉭酸鋰與絕緣體上的硅生產線相結合，并通過類金剛石碳和精細蝕刻的光波導、調制器及微諧振器覆蓋晶圓。
這一蝕刻工藝結合了深紫外光刻技術和干式蝕刻技術，并針對鉭酸鋰的硬度和惰性特性進行了優化，以減少光損耗，確保光子電路的高性能。
制備出的鉭酸鋰PICs展現出了極高的效率，其在電信波長下的光損失率低至5.6 dB/m，電光帶寬高達40 GHz。這些指標充分證明了其處理高速數據傳輸的能力，使其成為下一代光通信系統的理想選擇。
引領電信、計算機革命？
對此，該研究的第一作者表示：“在保持高效光電性能的同時，我們的平臺還成功生成了孤子微梳�！�
他進一步解釋：“這些孤子微梳擁有大量的相干頻率，當與電光調制能力相結合時，將特別適用于并行相干激光雷達和光子計算等前沿應用�！�
值得一提的是，鉭酸鋰PICs具有較低的雙折射特性，這意味著它對光偏振和傳播方向的依賴較小。這一特性使得電路配置更為緊湊，同時確保了在所有電信頻段內的廣泛操作能力。
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