研究人员开发新片上光源设计方法 有望推动光子芯片广泛应用

盖世汽车讯 据外媒报道，ARC Center of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems（ARC变革性超光学系统卓越中心，TMOS）的研究人员开发出新的片上光源工程设计方法，有望推动光子芯片在消费电子产品中的广泛应用。

（图片来源：Light: Science & Applications）

在期刊《光：科学与应用（Light: Science & Applications）》上发表的一篇论文中，澳大利亚国立大学（Australian National University）和中国西北工业大学（Northwestern Polytechnical University）的研究团队概述了一种生长方法，使用半导体材料砷化铟镓（indium gallium arsenide）和磷化铟（indium phosphide）来制造优质多量子阱纳米线。

信息的光传输在速度和效率方面都优于电传输，因此光子芯片行业在过去十年中蓬勃发展。这些芯片又称为光子集成电路，现在可用于电信设备、自动驾驶汽车、生物传感器，以及移动电话等消费类电子产品。

光子芯片的关键缺陷是缺乏片上光源。目前，这些芯片需要使用外部光源，这阻碍了芯片及其所支持的设备的进一步小型化。纳米线激光器是这些光源的极佳选项。高品质纳料线具有光滑的侧壁和受控尺寸，以及在室温下运行的精确晶体组件，但是难以实现大规模制造。

TMOS研究人员及其合作者开发出创新多步骤面工程设计方法（multi-step facet engineering approach），利用金属有机化学气相沉积技术的选择性区域外延，以实现纳米线的生长。

TMOS博士生Fanlu Zhang表示：“通过这种外延生长新方法，我们可以精确地控制量子阱纳米线的直径和长度，并且晶体质量高、形态均匀。这使设计受控纳米线光学腔成为可能，从而能够调节空间模式和纵向模式。然后，通过调节纳米线中量子阱的组分和厚度，纳米线的激光波长可以调整，从而实现近红外通信波段宽光谱覆盖范围。”

研究人员Xutao Zhang表示：“此次提出的技术非常适合于大规模外延生长均匀纳米线阵列。这将使批量制造近红外通信波段纳米级激光光源成为可能。传统方法通过键合或异质外延来制造片上集成光源。而这种方法有望克服传统方法所带来的障碍，为大规模实现光子集成展示了一条富有前景的道路。”

TMOS首席研究员Lan Fu表示：“这是片上光源和光子芯片行业发展过程中的重大进展。重要的是，它为大规模制造这些设备奠定了基础。这项研究的下一步是设计和制造电触点，以实现电注入激光。”