Изготовлен низкопотерьный кремниевый волновод на уровне оптического волокна
Ученые из Калифорнийского технологического института разработали метод создания на кремниевых пластинах оптических волноводов с рекордно низкими потерями, что открывает путь к созданию нового поколения фотонных интегральных схем
Короткое резюме
Исследовательская группа из Калифорнийского технологического института добилась прорыва, создав на кремниевой пластине оптические волноводы, чьи потери в видимом диапазоне света сопоставимы с показателями оптических волокон. Это достижение, опубликованное в журнале Nature, решает одну из ключевых задач фотоники — перенос низкопотерьных свойств волокна на фотонный чип.
Команда разработала новую технологию, которая позволяет наносить на кремниевые пластины диаметром 8 или 12 дюймов германосиликатное стекло — материал, аналогичный используемому в оптических волокнах. С помощью фотолитографии из этого материала формируются спиральные волноводы. Дополнительная обработка низкотемпературным отжигом обеспечивает атомарно гладкую поверхность, что резко снижает потери на рассеяние. В видимом диапазоне новый материал превосходит по характеристикам широко используемый нитрид кремния примерно в 20 раз.
Низкие оптические потери критически важны для устройств, где свет проходит значительные расстояния (до километров) в миниатюрных чипах размером около 2 см. Это свойство уже позволило создать лазеры с когерентностью, увеличенной более чем в 100 раз по сравнению с предыдущими технологиями. Разработка открывает возможности для создания высокопроизводительных фотонных интегральных схем для квантовых вычислений, ИИ, оптических часов, гироскопов и систем связи в дата-центрах.
Рекордно низкие потери
В видимом диапазоне света новые волноводы демонстрируют потери, сравнимые с оптическим волокном, превосходя лучшие показатели нитрида кремния в 20 раз
Новый материал и метод
Ключом к успеху стало использование германосиликатного стекла и технологии его нанесения на кремниевые пластины с последующим низкотемпературным отжигом для атомарно гладкой поверхности
Увеличение когерентности лазеров
Лазеры, созданные на новой платформе, показали увеличение времени когерентности более чем в 100 раз по сравнению с предыдущим поколением технологий
Расширение спектра применения
Технология расширяет рабочий диапазон длин волн и открывает путь к созданию чип-устройств для атомных сенсоров, оптических часов, ионных ловушек и квантовых вычислений
Текст сгенерирован с использованием ИИ
