研究者は、超低損失集積フォトニック回路のための革新的な技術を構築します

情報を光にエンコードし、光ファイバーを介して送信することは、光通信のコア原理です。 シリカ製光ファイバーは0.2dB / kmの超低損失であり、今日のグローバルな通信ネットワークと情報化社会の基盤を築いています。 この超低光損失は、オンチップ導波路を使用して光信号を合成、処理、および検出できる集積フォトニクスにも不可欠です。

今日、多くの革新的な技術は、半導体レーザー、変調器、光検出器などの統合フォトニクスに基づいており、データセンター、通信、センシング、コンピューティングで広く使用されています。

集積フォトニックチップは通常、豊富なシリコンリソースと優れた光学性能を備えたシリコンでできています。しかし、シリコンは集積フォトニクスのニーズを満たすことができないため、新しい材料プラットフォームが登場しました。窒化ケイ素（Si3N4）はその1つであり、その超低光損失（シリコンよりも数桁低い）により、狭い線幅のレーザー、フォトニック遅延線、および低損失のための非線形フォトニクスが重要な材料として選択されます。アプリケーション。

現在、EPFL基礎科学部のTobias J. Kippenberg教授のグループの科学者は、記録的な低光損失と小型サイズの窒化ケイ素集積フォトニック回路を構築するための新しい技術を開発しました。この作品は「Nature-Communication」に掲載されました。

この技術は、EPFLによって開発されたフォトニックダマスカスプロセスに基づいて、ナノファブリケーションと材料科学を組み合わせたものです。このプロセスを使用すると、チームによって生成された集積回路の光損失はわずか1 dB / mであり、これは非線形集積フォトニック材料の記録値です。このような低損失は、コヒーレント光トランシーバー、低ノイズマイクロ波シンセサイザー、ライダー、ニューロモーフィックコンピューティング、さらには光原子時計などのアプリケーション向けのチップレベルの光周波数コム（「マイクロコム」）を構築するための電力バジェットを大幅に削減します。チームは新しい技術を使用して、5×5mm2チップ上に1メートルの長さの導波管と高品質のファクターマイクロ共振器を開発しました。彼らはまた、工業生産へのスケールアップに不可欠な高い製造歩留まりを報告しました。

「これらのチップデバイスは、パラメトリック光増幅器、狭線幅レーザー、およびチップレベルの周波数コムに使用されてきました」と、EPFLのマイクロナノテクノロジーセンター（CMi）で製造を率いるJunqiuLiu博士は述べています。 「また、コヒーレントライダー、フォトニックニューラルネットワーク、量子コンピューティングなどの新しいアプリケーションで当社の技術が使用されることを楽しみにしています。」