Перенос прецизионных коммуникаций, метрологии, квантовых приложений из лаборатории в чип Сокращение размера

Перенос прецизионных коммуникаций, метрологии, квантовых приложений из лаборатории в чип Сокращение размера

Уменьшение размера и стоимости приложений в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах за счет перемещения их в широкополосные материалы

Область фотонной интеграции. область фотоники, в которой волноводы и устройства изготавливаются в виде интегрированной системы на плоской пластине. относительно молодая по сравнению с электроникой. Фотонная интеграция была сосредоточена на приложениях связи, традиционно изготовленных на кремниевых чипах, потому что они дешевле и проще в изготовлении.

Исследователи изучают новые перспективные волноводные платформы, которые обеспечивают те же преимущества для приложений, работающих в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Эти платформы обеспечивают гораздо более широкий спектр применений, таких как спектроскопия для химического зондирования, точная метрология и вычисления.

Бумага в APL Фотоника, от AIP Publishing, представляет перспективу области сверхширокополосных фотонных волноводных платформ на основе широкозонных полупроводников. Эти волноводы и интегральные схемы могут реализовывать энергоэффективные, компактные решения и перемещать ключевые части сверхвысокопроизводительных систем в масштабах чипа вместо больших настольных приборов в лаборатории.

До сих пор ключевые компоненты и подсистемы для приложений, такие как атомные часы, квантовые коммуникации и спектроскопия высокого разрешения, создавались в стойках и на столах. Это было необходимо, потому что они работают на длинах волн, недоступных для кремниевых волноводов из-за его меньшей ширины запрещенной зоны и других поглощающих свойств в ультрафиолетовом и ближнем ИК-диапазоне, которые, помимо других факторов, снижают возможности обработки оптической мощности.

Дэниел Блюменталь и его команда в Санта-Барбаре, Калифорния, исследовали платформы фотонной интеграции на основе волноводов, изготовленных из полупроводников с широкой запрещенной зоной, которые имеют сверхнизкие потери при распространении.

«Теперь, когда кремниевый рынок был ориентирован на телекоммуникации и приложения LIDAR, мы исследуем новые материалы, которые поддерживают захватывающее разнообразие новых приложений на длинах волн, недоступных для кремниевых волноводов». сказал Блюменталь. «Мы обнаружили, что наиболее перспективными волноводными платформами являются нитрид кремния, тантала (пятиокись тантала), нитрид алюминия и глинозем (оксид алюминия)».

Каждая платформа имеет потенциал для решения различных задач, таких как нитрид кремния для атомных переходов от видимой области к ближней ИК-области, пятиокись тантала для спектроскопии комбинационного рассеяния или оксид алюминия для взаимодействия ультрафиолета с атомами для квантовых вычислений.

Приложения, такие как атомные часы на спутниках и межсоединения центров обработки данных с высокой пропускной способностью следующего поколения, также могут получить выгоду от размещения таких функций, как лазеры со сверхнизкой шириной линии, на легкие чипы с низким энергопотреблением. Это область повышенного внимания, поскольку растущая емкость центров обработки данных подталкивает традиционные оптоволоконные соединения к их ограничениям по мощности и пространству.

Блюменталь сказал, что фотонное интегрирование следующего поколения потребует сверхширокополосных платформ фотонных схем, которые масштабируются от ультрафиолетового до инфракрасного, а также предлагают богатый набор линейных и нелинейных схемных функций, а также возможности сверхнизких потерь и обработки большой мощности.

You may also like