一體化芯片同時集成激光器和光子波導，有望催生更精確原子鐘實驗

2023-08-12 17:50:27 來源：科技日報

【資料圖】

美國加州大學圣巴巴拉分校與加州理工學院的科學家攜手，開發出了首款同時集成激光器和光子波導的芯片，向在硅上實現復雜系統和網絡邁出了關鍵一步。此類光子芯片有助科學家開展更精確的原子鐘實驗，減少對巨型光學工作臺的需求，也可用于量子領域。相關論文已發表于近日出版的《自然》雜志。

實驗概念圖

圖片來源：《自然》網站

集成電路出現后，科學家們開始將晶體管、二極管和其他組件集成在一個芯片上，這大大提高了芯片等的潛力。在過去幾年里，光子學領域的科學家一直希望能實現同時集成激光器和光子波導。

為研制出此類芯片，工程師們開發了插入式隔離器，以防止可能會出現的導致芯片不穩定的反射。但這種方法需要使用磁性材料，而這也會引發新的問題。在最新研究中，科學家找到了解決這些問題的方法，創造出了第一個真正可用的集成芯片。

研究人員首先在硅襯底上放置一個超低損耗氮化硅波導，隨后在波導管上覆蓋多種硅，并在其上安裝了低噪聲磷酸銦激光器。通過將兩個組件隔離開，防止了蝕刻過程中對波導的損壞。

研究團隊通過測量芯片的噪聲水平來測試其性能，結果令人滿意，隨后他們用其制造出一個可調諧的微波頻率發生器。

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