Ученые разработали модульный способ наложения различных кристаллических материалов на фотонные чипы

Исследователи из Вашингтонского университета разработали новый метод, позволяющий кремниевой фотонике эффективно выполнять оптические функции, необходимые для управления светом и его обнаружения, преодолев ключевое ограничение, связанное с материалами, которое сдерживало ее возможности.

Команда ученых добавила ультратонкие монокристаллические пленки к существующим кремниевым фотонным схемам. Различные кристаллические материалы выполняют определенные функции, такие как управление, модуляция и обнаружение света.

До сих пор добавлять такие материалы было сложно, поскольку их выращивание непосредственно на кремнии может привести к проблемам с совместимостью и производством. Новый метод предполагает выращивание кристаллов отдельно с последующей их установкой на чип.

В зависимости от требуемой функции материалы можно размещать рядом друг с другом или друг на друге. Команда продемонстрировала модуляцию и управление светом, а также его обнаружение в диапазоне длин волн от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного излучения, назвав модульный подход «фотонным конструктором».

Для демонстрации концепции команда использовала четыре материала с разными свойствами. Монокристаллический титанат бария (BTO) обеспечивал электрооптическую модуляцию, позволяя электрическим сигналам управлять светом, проходящим через чип.

Для несимметричного управления светом исследователи использовали феррит кобальта (ФК), который может влиять на то, как свет проходит через устройство. Они также интегрировали мембраны из арсенида галлия и нитрида галлия на нитрид кремния для обнаружения волн в диапазоне от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного излучения.

Исследователи пошли еще дальше, разместив на кремниевых микрокольцевых резонаторах наномембраны BTO и CFO, что позволило одному устройству управлять светом с помощью как электрических, так и магнитных эффектов.

Эта технология может оказаться особенно полезной в условиях растущих нагрузок на центры обработки данных и вычислительные системы. Исследователи разрабатывают фотонные чипы для высокоскоростной оптической связи, фотонных вычислений и совмещенной оптики, а также для более специализированных применений в сенсорных и квантовых технологиях.

Исследователи заявили, что модульный подход в конечном итоге может позволить разработчикам микросхем выбирать и комбинировать различные кристаллические мембраны в зависимости от функций, требуемых для конкретного приложения. Текущая работа демонстрирует структуру интеграции и несколько оптических функций, а не полноценный коммерческий фотонный процессор.

Новости электроники МАХ I VK

#новостиэлектроники