Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Шанхайского института микросистем и информационных технологий (SIMIT) разработали новый тип фотонных интегральных схем (PIC) из танталата лития.
Об этом сообщает Interesting Engineering.
Эти PIC объединяют различные оптические компоненты и функции на едином микрочипе, что является революционным шагом в оптической связи и вычислительной технике. Традиционно, такие схемы выполнялись на кремниевой основе из-за их экономичности и совместимости с промышленными технологиями полупроводников. Однако, они имели ограничения в полосе пропускания для электрооптической модуляции. В настоящее время преимущество отдаётся PIC на основе ниобата лития.
Танталат лития (LiTaO₃) — это бесцветные кристаллы, которые обладают выдающимися электрооптическими свойствами, сравнимыми с ниобатом лития, но предлагают лучшую масштабируемость и сниженную стоимость. Это соединение уже находит применение в радиочастотных фильтрах для сетей 5G, что делает его особенно ценным для телекоммуникационной отрасли.
Исследователи разработали методику, позволяющую интегрировать танталат лития с кремниевыми пластинами, после чего применили алмазоподобное углеродное покрытие и сформировали оптические волноводы, модуляторы и микрорезонаторы через процессы глубокой ультрафиолетовой фотолитографии и сухого травления. Эти технологии были адаптированы из процессов для ниобата лития и оптимизированы для уменьшения оптических потерь, что критично для высокопроизводительных фотонных схем.
Созданные таким образом PIC из танталата лития продемонстрировали высокую эффективность, с минимальными оптическими потерями в 5,6 дБ/м и электрооптической полосой пропускания 40 ГГц, что идеально подходит для систем оптической связи нового поколения.
Как заявил Чэнли Ван, соавтор исследования, благодаря превосходным электрооптическим характеристикам были разработаны солитонные микрогребенки, которые могут использоваться в таких приложениях, как параллельные когерентные LiDAR и фотонные вычисления.
Также танталат лития обладает низким уровнем двойного лучепреломления, что уменьшает зависимость от поляризации света и направления его распространения, позволяя создавать плотные конфигурации каналов и расширять возможности использования во всех телекоммуникационных диапазонах.
