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06
2026
-
02
锗硅玻璃，光子芯片-光纤级低损耗 | Nature
作者：
过去数十年间，在降低电信波段光子集成电路的损耗方面取得了显著进展，促进了片上应用的发展，涵盖了低噪声光学与微波合成、激光雷达以及光子人工智能引擎等领域。然而，在更短波长区间（400–1100 nm），材料吸收和散射损耗显著增加带来了若干障碍，这明显提高了功率需求，并限制了可见光及近可见光谱区域的性能。
近日，加州理工学院Hao-Jing Chen, Kellan Colburn，Kerry Vahala等在Nature上发文，通过完全兼容CMOS代工的工艺实现了一种基于锗硅酸盐的超低损耗光子集成平台（二氧化硅SiO?及锗掺杂二氧化硅（锗硅酸盐）因具备极低的材料吸收特性，在短波长光纤领域得到了广泛应用）。这些光子集成电路在从紫外到电信波长的范围内，实现了超过1.8亿的谐振腔品质因数。
在电信波段，还实现了无需热处理的、高出10分贝的品质因数，拓展了与有源器件进行异质集成。其他特性包括易于设计的波导色散、声学模式限制以及大模场面积带来的热稳定性——这些特性分别通过孤子微梳生成、受激布里渊激光发射和低频噪声自注入锁定实验得到了验证。
这类锗硅酸盐光子集成电路，最终将实现片上的光纤级损耗，从而在当前最高性能的光子平台基础上，将波导损耗再降低20分贝。同时有望整合超低损耗光子集成电路技术与光学时钟、精密导航系统和量子传感器等。
Towards fibre-like loss for photonic integration from violet to near-infrared. 面向紫光至近红外波段，实现光纤级低损耗的光子集成技术
图 1 覆盖紫光至近红外波段的超高Q值锗硅酸盐器件
图2 锗硅超低损耗PIC的CMOS兼容性和工艺流程。
图 3 基于锗硅酸盐平台的应用验证
图4 半导体激光器和锗硅酸盐器件的混合集成。
来源：今日新材料
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