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光子学研究人员报告称,基于光的芯片小型化栗原エリ取得突破

物理学 2022-03-23 23:59:12

作者鲍勃·马科特,罗切斯特大学 一幅示意图显示了一个在电气和计算机工程教授林强的实验室中开发的电光调制器

这是迄今为止开发的最小的此类元件,它利用了铌酸锂,一种研究人员用来制造先进光子集成电路的“主力”材料

学分:罗切斯特大学插图/迈克尔·奥萨蒂 在计算和信号处理中使用光而不是电的光子集成电路比使用电的传统电路有望获得更高的速度、更大的带宽和更高的能效

但它们还不够小,不足以在计算机和电路继续占据主导地位的其他应用中竞争

罗切斯特大学的电气工程师认为他们在解决这个问题上迈出了重要的一步

罗切斯特团队使用光子学研究人员广泛采用的材料,创造了迄今为止最小的电光调制器

调制器是基于光子学的芯片的关键组件,控制光如何通过其电路

在《自然通讯》杂志上,林强的实验室,电子和计算机工程教授,描述了使用一层结合在二氧化硅层上的铌酸锂薄膜,不仅制造出了迄今为止最小的铌酸锂调制器,而且还制造出了一种高速、高能效的调制器

“这为实现大规模LN光子集成电路奠定了重要基础,这对于在数据通信、微波光子学和量子光子学等领域的广泛应用具有极其重要的意义,”该论文的主要作者、林所在实验室的研究生·李写道

重要的材料 林说,由于其突出的电光和非线性光学特性,铌酸锂已经“成为光子学研究和发展的重要材料系统”

“然而,目前在大块晶体或薄膜平台上制造的LN光子器件需要很大的尺寸,并且很难按比例缩小尺寸,这限制了调制效率、能量消耗和电路集成度

一个主要的挑战在于制造高精度的高质量纳米级光子结构

" 调制器项目建立在实验室以前使用铌酸锂来创建光子纳米腔——光子芯片的另一个关键组件——的基础上

在室温下,纳米腔只有大约一微米的尺寸,仅用两到三个光子就能调谐波长——“我们第一次知道,在室温下,甚至有两到三个光子被这样操纵,”林说

Optica的一篇论文描述了这种装置

该调制器可以与纳米腔结合使用,制造纳米级的光子芯片

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