光子芯片使用可編程光子新材料 可加快集成電路研發(fā)

近日，據(jù)電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）透露，荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)（Eindhoven University of Technolog）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可轉(zhuǎn)換的光學(xué)材料——氫化非晶硅，能夠加快光子集成電路的研發(fā)和生產(chǎn)。

該研究項目的負(fù)責(zé)人Oded Raz表示，這是第一個可編程的光子電路，研發(fā)人員可以對光子材料本身進(jìn)行編程和重新設(shè)置，且不需要任何電力依然可保持自身的編程狀態(tài)，將在一定程度上幫助工程師加速開發(fā)光子器件。

據(jù)介紹，這種材料名為氫化非晶硅，目前主要用于薄膜硅太陽能電池。研究人員在一個被稱為“Staebler-Wronski效應(yīng)”的研究中發(fā)現(xiàn)，光或熱會改變氫化非晶硅的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，但當(dāng)它在黑暗中緩慢冷卻后，可以恢復(fù)一部分光學(xué)性質(zhì)。研究人員們推斷，可重構(gòu)PIC（光子集成電路）或可利用此特點來彌補(bǔ)切換過程中的性能損耗。

為了驗證推斷，研究人員將一層薄薄的氫化非晶硅，在近紅外激光中浸泡了100小時以上，然后將它放置在黑暗中緩慢冷卻4個小時。在這一過程中他們發(fā)現(xiàn)，近紅外激光可以使材料的折射率增加0.3%，同時冷卻可以將折射率降低0.3%，實現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。

隨后，研究人員利用氫化非晶硅的微觀環(huán)（microscopic rings）開發(fā)了可重新配置的光學(xué)開關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)，光學(xué)開關(guān)能夠可逆地改變這些器件的折射率，而不增加光學(xué)損耗。

不過，Oded Raz還表示，未來，可能會有研究表明，非晶硅鍺或非晶硅碳等類似材料比氫化非晶硅更擅長進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。