帖子
勛章
關注
任務
可調諧光學芯片為新型量子器件鋪平道路  研究人員發(fā)明了一種碳化硅（SiC）光子集成芯片，可以通過施加電信號進行熱調諧。這種方法可以用來創(chuàng)建大量的可重構器件，例如用于網絡應用和量子信息處理所需要的移相器和可調諧光耦合器。 盡管大多數光學和計算機芯片都是由硅制成的，但人們對碳化硅越來越感興趣，因為它比硅具有更好的熱、電和機械性能，同時還具有生物相容性，可以在可見光到紅外波段工作。 在光學學會（OSA）期刊《光學快報Optics Letters》上，喬治亞理工學院的Ali Adibi領導的研究人員詳細介紹了他們如何將一個微加熱器和一個叫做微環(huán)諧振器的光學設備集成到碳化硅芯片上。這一成果代表了第一個在近紅外波段工作的全集成可熱調諧碳化硅光開關。 該論文的第一作者Xi Wu說：“我們在這項工作中展示的設備可以用作下一代量子信息處理設備的構建塊，并創(chuàng)建生物相容的傳感器和探針�！� 碳化硅對于量子計算和通信應用特別有吸引力，因為它具有作為量子比特或量子比特的光學控制和操作的缺陷。量子計算和通信承諾在解決某些問題方面比傳統計算快得多，因為數據被編碼成可以同時在兩個狀態(tài)的任意組合中的量子位，從而允許同時執(zhí)行許多過程。 晶圓級制造 這項新的工作建立在研究人員先前開發(fā)的絕緣體上稱為晶體碳化硅平臺的基礎上，該平臺克服了先前報道的碳化硅平臺的一些脆弱性和其他缺點，同時為與電子設備的集成提供了一條簡單可靠的途徑。 研究小組的成員Tianren Fan說：“我們所倡導的絕緣體上碳化硅平臺類似于絕緣體上硅技術，廣泛應用于半導體工業(yè)中�！毖芯啃〗M的成員Ali A. Eftekhar說，“它能夠實現碳化硅器件的晶圓級制造，為基于碳化硅的集成光子量子信息處理解決方案的商業(yè)化鋪平道路�！� 充分利用新平臺的獨特能力，需要開發(fā)調節(jié)其光學特性的能力，從而可以使用基于單片的結構來提供不同的功能。研究人員利用熱光效應來實現這一目標，在這種效應中，改變材料的溫度可以改變其光學特性，如折射率。 他們開始制造微環(huán)形光學腔，或微環(huán)諧振器，使用絕緣體上的晶體碳化硅技術。在每個諧振器中，特定波長的光（稱為其共振波長）繞著光環(huán)傳播，會通過構造性的干涉增強強度。然后，諧振器可用于控制耦合到其上的波導中光的振幅和相位。為了制造一種具有高控制度的可調諧諧振器，研究人員在微結構頂部制造了電加熱器。當電流作用于集成微加熱器時，由于熱光效應，它會局部地提高碳化硅微環(huán)的溫度，從而改變其諧振波長。 測試集成設備 研究人員通過應用不同水平的電功率，然后測量耦合到微環(huán)諧振器的波導的光傳輸來測試所制造的集成微環(huán)諧振器和微加熱器的性能。他們的結果表明，通過使用現有的半導體鑄造工藝制造出一種強大的器件，可以實現低功率熱調諧的高質量諧振器。 “結合我們的絕緣體平臺上的晶體碳化硅的其他獨特功能，這些高質量的設備具備了使新的芯片級設備能夠在多種波長下工作的基本要求，”團隊負責人Ali Adibi說�！边@種芯片級可調諧性對于進行量子計算和通信所必需的量子操作是必不可少的。此外，由于碳化硅的生物相容性，它在體內生物傳感方面非常有用�！� |
