东方时讯网近几十年来，芯片和电子设备的体积和速度都呈指数级增长。工程师几乎达到了传统电子学的极限，现在正处于从电子学向光子学过渡的过程中，使用光而不是电子。在这个规模上，各种新的挑战出现了。例如，最小的干扰或量子效应会扭曲信号并使其无法使用。现在，特温特大学的一个研究小组为光子工具箱添加了一个新的解决方案。
光信号的过滤、放大和处理对于新的电信技术、量子光学和传感器的发展至关重要。有效地做到这一点的一个途径是使用一种称为受激布里渊散射的相干光机械相互作用技术。在这项技术中，两个微调激光器产生频率比人类听觉阈值高100万倍的声波，并将其捕获在波导中。通过波导发送的光与声波相互作用，声波将反射光谱中非常小且特定的部分;有效地过滤信号。
“尽管布里渊散射在过去几年中得到了广泛的研究，但它永远无法在适合我们日常生活的芯片上可靠地实现，”领导非线性纳米光子学研究小组的教授DavidMarpaung教授说。“将声波捕获在波导中足够长的时间以使其有效已被证明是非常困难的。'声泄漏'是传统硅基平台中阻止强布里渊相互作用的一个大问题。替代材料通常不稳定、易碎，甚至有毒的。”
多层氮化硅波导的突破
特温特大学的研究小组使用低损耗多层氮化硅(Si3N4)纳米光子电路来限制光波和声波。这些电路由50厘米长的螺旋波导组成。这种设置可以捕获声波并防止使用单个氮化硅芯时发生的声泄漏。除了在他们的实验装置中取得可喜的结果外，研究人员还制作了一个工作概念证明和其他实际实现。该论文的第一作者RoelBotter说：“我们展示了一种RF消除陷波滤波器，结果显示出未来在氮化硅芯片上受激布里渊散射的巨大潜力。”
Marpaung补充说：“我们的研究使得在大型电路中集成受激布里渊散射成为可能。这些新芯片可以与可调谐激光器、频率梳和可编程光子电路等其他新兴技术集成，有可能让它们在未来的发展中发挥作用。从电信到量子计算的领域。”
该研究论文于10月7日发表在《科学进展》上，是对氮化硅光子电路中受激布里渊散射可行性进行为期4年研究的结果。这项研究是在特温特大学的MESA+研究所与瑞士EPFL光子学和量子测量实验室的科学家YangLiu博士合作进行的。氮化硅芯片由特温特大学的附属机构LioniXInternational生产，是研究过程中不可或缺的合作伙伴。