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实验室通过光子晶体和纳米线组合实现光子集成新突破【【明升体育】vip会员】

时间:2020-08-27

实验室通过光子晶体和纳米线组合实现光子集成新突破

与电子一体化的巨大成功故事忽略,光子构建技术还正处于跟上阶段。它面对的最相当严重的障碍之一是必须用于有所不同的材料来构建有所不同的功能,不像电子构建。更加简单的是,许多光子构建所需的材料与硅构建技术不相容。到目前为止,在光子电路中摆放各种功能纳米线,以超过所需的功能早已指出,虽然几乎有可能,纳米线往往太小,很难可有效地容许光。虽然较小的纳米线可以提升光的容许和性能,但它减少了能源消耗和设备的体积,两者对于设计构建器件时都被指出是“可怕的”。针对这一问题,日本NTT公司的一组研究人员明确提出了一种方法,该方法还包括将亚波长纳米线与光子晶体平台结合,他们本周在《应用于物理学报》杂志上展开了涉及报导。折射率具备周期性调制的光子晶体人工结构是其工作的核心。“一个较小部位的折射率调制的光子晶体产生的反感的光容许,构成超高质量光学纳米谐振器,”MasayaNotomi说道,他是NTT基础研究实验室的一位卓越的科学家。“我们在我们展开的这项工作中充分利用了这一特点。”早在2014年,这同一研究小组的研究就曾指出,利用摆放在硅光子晶体中的直径为100纳米的纳米线,可以很反感地容许一个亚波长的光。当时,“这是约束机制的可行性论证,但我们目前的工作,我们早已顺利地证明了亚波长纳米线器件在硅平台的操作者,也是通过用于这种方法,”Notomi说道。换句话说:当一个亚波长纳米线无法沦为一个具备反感容许光本身的谐振器时,摆放在光子晶体中时,它不会造成产生光容许所需的折射率调制条件。“在我们的工作中,我们精心打算了III-V族半导体纳米线具备充足大的光学增益并将它们放到一个具备槽结构的硅光子晶体,应用于纳米探针技术构建了一个光学的纳米谐振器,”MasatoTakiguchi说道,他是该论文的主要作者,并和其它研究者工作在NTT基础研究实验室联合展开这项研究。“通过一系列细心的刻画,我们早已证明,这种亚波长纳米线可以构建连续波激射波动和在10Gbps的高速信号的调制。”用于纳米线激光器构建光子的构建,必需符合三个基本拒绝。首先,纳米线应当尽量充份的小有效地的构建光容许,确保一个超小的体积和能源消耗,Takiguchi说道。

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其次,纳米线激光器必需需要产生高速信号。第三,激光波长不应小于1.2微米,防止被硅基吸取,所以最重要的是要创立子波长的纳米线激光器在光通信波段,即1.3和1.55微米,需要展开高速信号的调制。”事实上,之前所研究的纳米线激光器,其活动都是在波长大于0.9微米的,无法用作硅光子集成电路的脉冲激光,除样板较为薄的微米线激光器曾在1.55微米,Notomi说道。这大约是因为材料增益较小,在较长的波长,这使得它很难在厚的纳米线构建激射。除此之外,“任何类型的纳米线的高速调制的零展示早已构建,”他认为。这也是由于小增益体积。“我们目前的工作中,我们通过融合纳米线和硅光子晶体的解决问题这些问题,”Notomi说道。“我们的研究结果是连续波激射波动的亚波长纳米线的首次构建,以及是纳米线激光器构建高速信号调制的首次构建”。

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该研究小组需要构建10Gbps的调制,这是与传统的,必要调制的高速激光用作光通信相媲美。“这证明了纳米线激光器表明出有信息处理尤其是光子集成电路的简单前景,”Notomi说道。该研究小组目前的工作最有前途的应用于是纳米线为基础的光子集成电路,【明升体育】vip会员他们将用于有所不同的纳米线,以构建有所不同的功能,如激光,光电探测器和在硅光子集成电路中电源。“预计配有片上的光子网络处理器将在约15年内构建,基于光子构建的纳米线将是一个有可能的解决方案,”Notomi说道。在激光方面,该研究小组的下一个目标是构建纳米线到激光器输出/输入波导中。“虽然这种统合是基于纳米线的装置的一个艰难的任务,我们期望利用我们所研究的平台这将是更容易的,因为在波导相连的光子晶体平台本质上是良好的,”Takiguchi说道。“我们的目标是室温电流驱动激射。”该研究小组还计划用于完全相同的技术来创立“除了激光器之外的光子器件,通过自由选择有所不同的纳米线的方式,”Takiguchi说道。“我们要证明,我们需要统合一些光子器件具备在同一个单一芯片上构建有所不同的功能。