Современная связь опирается на оптоволокно: чрезвычайно чистое стекло и идеально гладкая поверхность обеспечивают сверхмалые потери при распространении света. Команда из Caltech смогла перенести такие характеристики прямо на кремниевые вафли, что открывает путь к более эффективной интегрированной фотонике.
Оптоволоконное стекло на кристалле
В лаборатории Керри Вахалы разработан метод формирования на кристалле волноводов из германо-силикатного стекла – того же материала, что используется в телекоммуникационном оптоволокне. Вместо вытягивания стекла в длинные нити на катушке его литографически формируют на стандартных вафлях диаметром 8 и 12 дюймов.
Волноводы выкладываются не прямыми линиями, а в виде спиралей. Это позволяет свету проходить очень длинный оптический путь в пределах крошечной площади чипа – аналог намотки волокна на катушку, но в наномасштабе.
Благодаря стеклянному материалу такие германо-силикатные волноводы имеют исключительно малые потери и легко согласуются как с оптоволокном, так и с полупроводниковыми лазерами, что критично для снижения энергопотребления крупных серверных и дата-центров.
Превосходство над нитридом кремния, особенно в видимом диапазоне
В области ближнего ИК устройства на новой платформе Caltech уже сравнимы с лучшими решениями на основе нитрида кремния, который сегодня широко используется для малопотерных фотонных схем.
В видимом диапазоне преимущество становится особенно заметным: платформа на германо-силикате демонстрирует примерно 20-кратное снижение потерь по сравнению с нитридом кремния. Сочетание столь малых потерь с массовым производством на вафлях может привести к новым поколениям кремниевой фотоники – от энергоэффективных оптических линий связи до продвинутых систем оптической и квантовой обработки информации.
Источник: ScienceDaily
