范德比尔特大学 研究人员设计了一个混合的双曲硅光子波导平台，在同一芯片上同时传输中红外光和近红外光，展示了双频光学处理
学分:考德威尔实验室 范德比尔特工程师领导的团队已经实现了在单个芯片上同时传输两种不同类型光信号的能力
这一突破预示着一个硅芯片可以在任何时间段传输的数据量可能会大幅增加
通过这个项目，研究团队超越了理论模型，展示了双波段光学处理，极大地扩展了硅作为光子学平台的功能
机械工程副教授乔舒亚·考德威尔和电气工程教授科尼利尔斯·范德比尔特·沙伦·维斯领导着这个团队，成员还包括来自哥伦比亚大学、爱荷华大学和堪萨斯州立大学的教师
他们的研究“在混合双曲材料/硅波导异质结构中引导中红外光和近红外光”，发表在2月的《高级材料》杂志上
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该杂志3月16日印刷版的内封面上就有这一内容
这项工作是硅光子学的一项重要进展，硅光子学使用光而不是电信号来传输数据
对更快、更大的处理能力的需求几乎已经超过了在越来越小的芯片上增加更多导线的限制，这需要更多的功率，产生更多的热量，并危及数据的完整性
使用图案化的硅来传输光信号使用较少的功率，而不会加热或降低信号
尽管如此，用同样的芯片做更多的事情还是很有挑战性的
硅波导提供了片上光子学的主要构建模块，限制光并将其路由到用于信号处理的功能光学组件
不同形式的光需要不同的波导，但是线性缩放以容纳更多的波导将很快超过标准形状因子中硅片的可用空间
范德比尔特机械工程博士何明泽说:“很难在同一个设备中结合近红外和中红外传输。”
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学生和论文的第一作者
两项创新——一种新颖的方法和设备几何结构——允许不同频率的光在同一结构中被引导
这种频率复用并不新鲜，但是在相同的可用空间内扩展带宽的能力是新的
利用六方氮化硼的红外特性，研究人员设计了一个混合的双曲硅光子波导平台
在中红外波段，hBN晶体的结构可以支持一种新型的光学模式，称为双曲声子极化子
这些双曲偏振器被证明可以在纳米级厚度的平板中引导长的中红外波长的光，光学模式遵循下面的硅波导的路径
该方法不需要任何额外的hBN制造，并且可以同时支持信号处理和化学传感模式，而不需要扩展器件形状因子
考德威尔说:“中红外的加入为信号处理和化学传感的结合提供了很好的机会，或者说调制方案在近红外信号中是不可能的。”
中红外广泛应用于化工和农业行业；近红外的应用包括电信和医疗诊断
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