将精密通信 计量 量子应用从实验室转移到芯片

将精密通信 计量 量子应用从实验室转移到芯片

时间:2020-03-24 05:48 作者:admin 点击:
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与电子设备相比,光子集成领域(将波导和器件作为集成系统制造到平坦晶片上的光子领域)相对较年轻。光子集成已经集中在传统上在硅芯片上制造的通信应用上,因为这些应用便宜且易于制造。

研究人员正在探索有前途的新型波导平台,这些平台可为在紫外线至红外光谱范围内工作的应用提供这些相同的优势。这些平台可实现更广泛的应用,例如用于化学传感,精密计量和计算的光谱学。

AIP Publishing的APL Photonics中的一篇论文提供了基于宽带隙半导体的超宽带光子波导平台领域的观点。这些波导和集成电路可以实现省电,紧凑的解决方案,并将超高性能系统的关键部分移至芯片级,而不是实验室中的大型台式仪器。

到目前为止,在机架和桌面上都构建了用于应用程序的关键组件和子系统,例如原子钟,量子通信和高分辨率光谱学。这是必须的,因为它们在硅波导无法访问的波长下工作,这是由于其较低的带隙和在UV到近IR中的其他吸收特性,这些特性降低了光功率处理能力等。

丹尼尔 布鲁曼塔尔(Daniel J. Blumenthal)和他的团队在加利福尼亚州圣塔芭芭拉(Santa Barbara)研究了基于光波导集成平台的光子集成平台,该波导由宽带隙半导体制成,具有超低的传播损耗。

Blumenthal说: 现在,电信和LIDAR应用已经解决了硅市场,我们正在探索支持在硅波导无法访问的波长范围内令人兴奋的各种新应用的新材料。 我们发现最有前途的波导平台是氮化硅,钽(五氧化二钽),氮化铝和氧化铝(氧化铝)。

每个平台具有地址不同应用的潜力,例如硅的氮化物用于可见光到近红外原子跃迁,五氧化二钽用于拉曼光谱学或氧化铝与用于量子计算的原子UV相互作用。

诸如卫星中的原子钟和下一代大容量数据中心互连之类的应用也可以受益于将超低线宽激光器之类的功能集成到轻巧,低功耗的芯片上。随着数据中心容量的爆炸式增长,传统的光纤互连已达到其功率和空间限制,这是一个越来越受到关注的领域。

Blumenthal表示,下一代光子集成将需要从UV到IR扩展的超宽带光子电路平台,并提供丰富的线性和非线性电路功能以及超低损耗和高功率处理能力。

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