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在硅光电子芯片上能否实现可编程的电路、可擦除的元件?

科学家开发出一种新方法,在硅光电子芯片上建立节能和可编程的集成开关单元。这项新技术准备通过能批量制造通用光电路,然后针对特定应用进行编程,从而降低生产成本。

科学家开发出一种新方法,在硅光电子芯片上建立节能和可编程的集成开关单元。这项新技术准备通过能批量制造通用光电路,然后针对特定应用(如通信系统、LIDAR电路或计算应用)进行编程,从而降低生产成本。来自南安普顿大学研究小组成员夏晨(音译)说:硅光子学能够将光学设备和先进的微电子电路全部集成在一块芯片上。预计可配置硅光电子电路将大大扩大硅光电子的应用范围。

在硅光电子芯片上能否实现可编程的电路、可擦除的元件?

而且同时降低成本,使这项技术对消费应用更有用,其研究成果发表在《光学快报》期刊上,研究人员展示了开关单元的新方法,这种方法可以作为构建块来创建更大基于芯片的可编程光子电路。这项新技术将有广泛的应用,例如,它可以用来制造检测生化和医疗物质的集成传感设备,以及用于高性能计算系统和数据中心连接的光学收发器。

可擦除元件

这项新研究建立在早期研究的基础上,在该研究中,研究人员通过将锗离子注入硅中,开发了一种名为光栅耦合器的光学元件的可擦除版本。这些离子引起的损伤改变了硅在该区域的折射率。然后可以使用激光退火工艺加热局部区域来反转折射率并擦除光栅耦合器。科学家应用相同的锗离子注入技术来制造可擦除波导和定向耦合器,这些组件可以用来制造可重新配置的电路和开关。

在硅光电子芯片上能否实现可编程的电路、可擦除的元件?

这代表了第一次在硅中制造出亚微米可擦除波导,研究通常认为离子注入会在光子集成电路中引起很大的光学损耗,然而研究发现,精心设计的结构和使用正确离子注入可以创造出一种以合理光学损耗传输光学信号的波导。研究使用南安普顿大学的基石制造铸造厂,通过设计和制造波导、定向耦合器以及1×4和2×2开关电路,展示了这一新方法。来自不同芯片的光子器件在激光退火编程前后进行了测试,表现出一致的性能。

构建可编程电路

因为该技术涉及通过一次性操作物理地改变光子波导的路由,所以在编程时不需要额外的功率来保持配置。研究人员还发现,可以使用本地集成加热器进行电退火,也可以使用激光退火对电路进行编程。通过开发一种方法,使用传统晶片探测仪(晶片测试机)在晶片规模上应用激光和/或电退火工艺,从而使这项技术在实验室外变得实用,从而使成百上千个芯片可以自动编程。研究人员目前正致力于将激光和电退火过程集成到这样一种晶片规模的探测仪中。

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