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通信技術 研究人員構建超低損耗集成光子電路的創新技術

將信息編碼為光，并通過光纖進行傳輸是光通信的核心原理 。以二氧化硅為原料的光纖具有0.2dB/km的超低損耗，為今天的全球通信網絡和信息社會奠定了基礎 。這種超低的光損耗對于集成光子學來說同樣是必不可少的，它可以利用片上波導對光信號進行合成、處理和檢測 。
如今，許多創新技術都是基于集成光子學，包括半導體激光器、調制器和光電探測器，并廣泛應用于數據中心、通信、傳感和計算領域 。
集成光子芯片通常是由硅制成的，硅資源豐富，光學性能好 。但硅不能滿足我們在集成光子學中的需求，因此出現了新的材料平臺 。氮化硅(Si3N4)就是其中之一，其超低的光損(比硅的光損低幾個數量級)，使其成為窄線寬激光器、光子延遲線和非線性光子學等對低損耗至關重要的應用的首選材料 。
現在，EPFL基礎科學學院Tobias J. Kippenberg教授小組的科學家們已經開發出一種新技術，用于構建具有創紀錄的低光損耗和小尺寸的氮化硅集成光子電路 。這項工作發表在《自然-通訊》上 。
該技術結合了納米加工和材料科學，基于EPFL開發的光子大馬士革工藝 。利用這種工藝，該團隊制作的集成電路的光損耗僅為1 dB/m，這是任何非線性集成光子材料的記錄值 。這樣的低損耗大大降低了構建芯片級光頻梳（"微梳"）的功率預算，用于相干光收發器、低噪聲微波合成器、激光雷達、神經形態計算，甚至光學原子鐘等應用 。該團隊利用新技術在5×5毫米2的芯片上開發了米長的波導和高質量因子微諧振器 。他們還報告了高制造良率，這對于擴大到工業生產至關重要 。
"這些芯片器件已經被用于參數化光放大器、窄線寬激光器和芯片級頻率梳理器，"EPFL微納技術中心（CMi）領導制造的Junqiu Liu博士說 。"我們也期待看到我們的技術被用于新興應用，如相干激光雷達、光子神經網絡和量子計算 。"
通信技術 研究人員構建超低損耗集成光子電路的創新技術
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