將信息編碼為光，并通過光纖進(jìn)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(wǎng)絡(luò)和信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。

這種超低的光損耗對(duì)于集成光子學(xué)來說同樣是必不可少的，它可以利用片上波導(dǎo)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行合成、處理和檢測。如今，許多創(chuàng)新技術(shù)都是基于集成光子學(xué)，包括半導(dǎo)體激光器、調(diào)制器和光電探測器，并廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、通信、傳感和計(jì)算領(lǐng)域中。 

集成光子芯片通常是由硅制成的，硅資源豐富，光學(xué)性能好。但硅不能滿足我們?cè)诩�成光子學(xué)中的需求，因此出現(xiàn)了新的材料平臺(tái)。氮化硅(Si₃N₄)就是其中之一，其超低的光損(比硅的光損低幾個(gè)數(shù)量級(jí))，使其成為窄線寬激光器、光子延遲線和非線性光子學(xué)等對(duì)低損耗至關(guān)重要的應(yīng)用的首選材料。

集成氮化硅光子芯片

現(xiàn)在，EPFL基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院Tobias J. Kippenberg教授小組的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種新技術(shù)，用于構(gòu)建具有創(chuàng)紀(jì)錄的低光損耗和小尺寸的氮化硅集成光子電路。這項(xiàng)工作發(fā)表在《自然-通訊》上。

該技術(shù)結(jié)合了納米加工和材料科學(xué)，基于EPFL開發(fā)的光子大馬士革工藝。利用這種工藝，該團(tuán)隊(duì)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(gòu)建芯片級(jí)光頻梳（"微梳"）的功率預(yù)算，用于相干光收發(fā)器、低噪聲微波合成器、激光雷達(dá)、神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，甚至光學(xué)原子鐘等應(yīng)用。該團(tuán)隊(duì)利用新技術(shù)在5×5毫米2的芯片上開發(fā)了米長的波導(dǎo)和高質(zhì)量因子微諧振器。他們還報(bào)告了高制造良率，這對(duì)于擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。

"這些芯片器件已經(jīng)被用于參數(shù)化光放大器、窄線寬激光器和芯片級(jí)頻率梳理器，"EPFL微納技術(shù)中心（CMi）領(lǐng)導(dǎo)制造的Junqiu Liu博士說。"我們也期待看到我們的技術(shù)被用于新興應(yīng)用，如相干激光雷達(dá)、光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和量子計(jì)算。"

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