🇺🇸 Горизонты технологий. Кремниевая фотоника. Научные изыскания. США

Американские исследователи объединили на одном фотонном чипе несколько функций по работе с терагерцевыми технологиями

Команда из Инженерной школы Самуэли объединила на одном полупроводниковом чипе сразу несколько функций: генерацию, детектирование, модуляцию и усиление терагерцевых сигналов.

Основой стали структуры с квантовыми ямами. Это слои полупроводника толщиной в десятки атомов, которые давно и успешно применяют в фотонных интегральных схемах (ФИС) для управления светом. Ранее для чипов, предназначенных для работы с терагерцевыми диапазонами частот брали другие, специализированные материалы и технологии, которые плохо сочетались с технологиями производства ФИС. Команда исследователей показала – те же квантовые ямы, которые уже применяются в индустрии ФИС, можно дополнительно приспособить и для работы с терагерцевым диапазонов.

Механизм, который использовали, называется «улучшенное усиление межзонного фотомикширования». Суть в том, что два лазерных луча взаимодействуют, формируя сигнал на нужной терагерцевой частоте. В итоге на одном чипе удалось получить и эффективную генерацию, и более чувствительное детектирование терагерцевых сигналов по сравнению с некоторыми существующими подходами (например, на фотомиксирах или на основе интерференции).

Свою платформу ученые назвали MITO (Monolithically Integrated Teraherz Optoelectronics – монолитная интегрирования оптоэлектроника терагерцевого диапазона частот), соответствующая научная статься вышла в журнале Nature Communications, май 2026.

Терагерцевый диапазон, несмотря на присущий частотам этого диапазона недостаток в виде чрезвычайно сильного затухания сигнала в воздухе, есть и определенные перспективы использования - в беспроводной связи, в дистанционном зондировании, спектроскопии. Использование диапазона сдерживается тем, что обычно для работы с этими частотами требовались сложные и громоздкие устройства. Разработка обещает возможность создания компактных и масштабируемых решений, которые могут стать массовыми. Совместимость с ФИС означает, что такие чипы в перспективе можно будет выпускать серийно, как привычные электронные микросхемы.

((по информации Nature, фотографии и схемы - авторов публикации в Nature, на 3-м фото - концепт однокристального терагерцевого приемопередатчика с фазированной решеткой на основе процесса QW PIN PIC - такой приемопередатчик может использоваться в системе адаптивного гиперспектрального дистанционного зондирования))

✓ RUSmicro в Telegram l на MForum | Max