科學(xué)家開發(fā)出一種新方法，在硅光電子芯片上建立節(jié)能和可編程的集成開關(guān)單元。這項(xiàng)新技術(shù)準(zhǔn)備通過能批量制造通用光電路，然后針對特定應(yīng)用（如通信系統(tǒng)、LIDAR電路或計(jì)算應(yīng)用）進(jìn)行編程，從而降低生產(chǎn)成本。

來自南安普頓大學(xué)研究小組成員夏晨（音譯）說：硅光子學(xué)能夠?qū)⒐鈱W(xué)設(shè)備和先進(jìn)的微電子電路全部集成在一塊芯片上。預(yù)計(jì)可配置硅光電子電路將大大擴(kuò)大硅光電子的應(yīng)用范圍。

而且同時降低成本，使這項(xiàng)技術(shù)對消費(fèi)應(yīng)用更有用，其研究成果發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》期刊上，研究人員展示了開關(guān)單元的新方法，這種方法可以作為構(gòu)建塊來創(chuàng)建更大基于芯片的可編程光子電路。這項(xiàng)新技術(shù)將有廣泛的應(yīng)用，例如，它可以用來制造檢測生化和醫(yī)療物質(zhì)的集成傳感設(shè)備，以及用于高性能計(jì)算系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心連接的光學(xué)收發(fā)器。

可擦除元件

這項(xiàng)新研究建立在早期研究的基礎(chǔ)上，在該研究中，研究人員通過將鍺離子注入硅中，開發(fā)了一種名為光柵耦合器的光學(xué)元件的可擦除版本。這些離子引起的損傷改變了硅在該區(qū)域的折射率。然后可以使用激光退火工藝加熱局部區(qū)域來反轉(zhuǎn)折射率并擦除光柵耦合器。科學(xué)家應(yīng)用相同的鍺離子注入技術(shù)來制造可擦除波導(dǎo)和定向耦合器，這些組件可以用來制造可重新配置的電路和開關(guān)。

這代表了第一次在硅中制造出亞微米可擦除波導(dǎo)，研究通常認(rèn)為離子注入會在光子集成電路中引起很大的光學(xué)損耗，然而研究發(fā)現(xiàn)，精心設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和使用正確離子注入可以創(chuàng)造出一種以合理光學(xué)損耗傳輸光學(xué)信號的波導(dǎo)。研究使用南安普頓大學(xué)的基石制造鑄造廠，通過設(shè)計(jì)和制造波導(dǎo)、定向耦合器以及1×4和2×2開關(guān)電路，展示了這一新方法。來自不同芯片的光子器件在激光退火編程前后進(jìn)行了測試，表現(xiàn)出一致的性能。

構(gòu)建可編程電路

因?yàn)樵摷夹g(shù)涉及通過一次性操作物理地改變光子波導(dǎo)的路由，所以在編程時不需要額外的功率來保持配置。研究人員還發(fā)現(xiàn)，可以使用本地集成加熱器進(jìn)行電退火，也可以使用激光退火對電路進(jìn)行編程。通過開發(fā)一種方法，使用傳統(tǒng)晶片探測儀(晶片測試機(jī))在晶片規(guī)模上應(yīng)用激光和/或電退火工藝，從而使這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室外變得實(shí)用，從而使成百上千個芯片可以自動編程。研究人員目前正致力于將激光和電退火過程集成到這樣一種晶片規(guī)模的探測儀中。

博科園｜研究/來自：美國光學(xué)學(xué)會

研究發(fā)表期刊《光學(xué)快報(bào)》

DOI: 10.1364/OE.394871

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