光子芯片低损耗技术取得突破 可见光波段性能提升二十倍

长期以来,如何将光纤的低损耗特性有效应用于光子芯片,一直是光电子领域亟待解决的技术难题。

传统光子芯片材料在光信号传输过程中损耗较高,限制了器件性能的进一步提升。

尤其在可见光波段,现有技术难以满足高精度光学系统的需求。

针对这一挑战,加州理工学院研究团队创新性地开发出一种新型制备方法,采用锗硅酸盐玻璃材料,通过光刻工艺在硅晶圆上实现低损耗光导结构。

该技术利用8英寸或12英寸晶圆,制备出螺旋状波导,有效延长光路长度,同时实现与光纤及半导体激光器的高效耦合。

实验数据显示,在可见光波段,新材料性能较传统氮化硅材料提升约20倍,显著降低了光信号传输过程中的散射损耗。

这一突破性进展对光子集成电路的发展具有重要意义。

低损耗特性直接提升了器件的性能表现,例如基于该技术制备的激光器件,其相干时间较上一代技术提高了100多倍。

此外,该技术还扩展了可用波长范围,为芯片级原子传感器、光学时钟及离子阱系统的实现提供了新的技术路径。

业内专家指出,该技术的成功研发不仅解决了光子芯片低损耗光导的关键问题,还为未来高性能光子集成电路的广泛应用铺平了道路。

特别是在精密测量、数据中心通信及量子计算等领域,该技术有望大幅提升系统性能并降低能耗。

把光纤级低损耗带入硅晶圆,不仅是一次材料与工艺的突破,更是对“高相干、可规模制造”的光子芯片路线给出的新答案。

面向精密测量、绿色算力与量子信息等前沿方向,低损耗平台的价值最终将体现在可复制的制造能力与可验证的系统收益上。

如何在性能跃升与工程化落地之间建立稳定通道,将决定这一成果能否加速转化为面向未来的关键基础设施。