使用CMOS工艺的光子晶体谐振器。

研究

在CMOS处理的光子晶体谐振器中实现世界最高Q值

争取实现光子晶体技术和硅光子学的融合。

已经开始尝试通过处理信息来降低功耗,这些信息以前是用电信号处理的,但现在是以光的形式处理。特别是对硅光子学的研究,其目的是通过用光代替芯片中的线路来减少系统的能耗,一直很活跃。目前硅光子学研究的重点是开发与芯片内光的传输有关的技术,但在未来,光也可能在信号处理中发挥作用,以实现最终的能源节约。为此,被称为光子晶体谐振器的元素被认为是必不可少的,它可以强烈限制光线。

在此基础上,这项研究的目的是将光子晶体作为一种新元素纳入硅光子学中。由于两个缺点,这种整合直到现在还没有实现:第一,制造方法的差异。硅光子学元件越来越多地在CMOS工艺中使用光刻技术制造,目的是为了将来与CMOS元件集成和整合。相比之下,光子晶体是通过电子束光刻技术制造的。硅光子元件是由SiO2(二氧化硅),而传统的光子晶体需要一个交联结构。因此,传统的设备很难在同一个硅芯片上整合。

光子晶体被认为不可能以光刻技术(主流CMOS工艺)的精度来制造,但通过采用图1(a)所示的被称为宽度变化型的设计,这个问题被克服了。事实上,在被称为L3的谐振器中,相邻的孔粘在一起,使得不可能准确地制造出该元件。

图1:(a)本研究中制作的器件的电子显微照片。(b) 通过光刻技术制造的常规结构(L3谐振器)。

图2显示了本研究中制作的器件的光传输特性。从传输光谱的宽度来看,Q值为2.2 x 105获得了光子晶体谐振器装置的价值。这一数值是世界上通过光刻技术制造的光子晶体谐振器元件的最高值。Q值;SiO2该设备从顶部和底部被一个全光开关覆盖,这提高了设备的使用寿命。该装置的全光开关操作也已实现,实验表明,该装置也可用于光信号处理。

即将推出

图2(a) 谐振器的传输光谱特性。

金额Q价值型光子晶体可以通过光刻技术制造,与硅光子元件一样,SiO2光子晶体谐振器可以在硅光子学衬底上制造,表明光子晶体谐振器可以成为硅光子学的一个基本元素。

庆应大学的新闻稿。该公司在过去两年中一直致力于这个项目。