研究人员创造新型铌酸锂-氮化硅激光器

研究人员创造新型铌酸锂-氮化硅激光器铌酸锂是一种经常被用于光学调制器的材料，用于调节通过设备传输的光的频率或强度。因其管理大量光功率的能力和高"波克尔斯系数"而受到高度重视。这使得该材料在被施加电场时能够改变其光学特性。研究人员通过将铌酸锂与氮化硅相结合实现了他们的突破，这使他们能够生产一种新型的混合集成可调谐激光器。为此，该团队在EPFL制造了基于氮化硅的光的集成电路（"光子集成电路"），然后在IBM将其与铌酸锂晶圆粘合在一起。该研究中开发的芯片。资料来源：GrigoriiLikhachev(EPFL)这种方法产生了一种具有低频率噪声（衡量激光器频率稳定程度的标准）的激光器，同时具有快速的波长调谐功能--这对于用于光探测和测距（LiDAR）应用的激光器来说都是很好的品质。然后，他们进行了一个光学测距实验，用该激光器高精度地测量距离。除了集成激光器，该混合平台还有可能实现用于电信的集成收发器以及用于量子计算的微波-光学传感器。领导该项目的EPFL方面的TobiasJ.Kippenberg教授说："这项成果的显著之处在于，该激光器同时提供了低相位噪声和每秒百万赫兹的快速调谐，这是以前从未用这种芯片级集成激光器实现的。"这项研究得到了地平线2020框架计划、瑞士国家科学基金会和空军科学研究办公室的资助。芯片样品是在EPFL的微纳技术中心（CMi）和IBM研究院的Binnig和Rohrer纳米技术中心（BRNC）制作的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356589.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356589.htm

基于钽酸锂的新型光子集成电路技术提高了成本效益和可扩展性

基于钽酸锂的新型光子集成电路技术提高了成本效益和可扩展性钽酸锂光子集成电路最近，绝缘体上的铌酸锂晶圆平台因其强大的波克尔斯系数而成为光子集成电光调制器的上佳材料。然而，高昂的成本和复杂的生产要求使得铌酸锂无法得到更广泛的应用，限制了其商业集成。钽酸锂（LiTaO3）是铌酸锂的近亲，有望克服这些障碍。钽酸锂（LiTaO3）与铌酸锂的近亲钽酸锂（LiTaO3）有望克服这些障碍。钽酸锂具有类似的优异电光质量，但在可扩展性和成本方面比铌酸锂更具优势，因为它已被电信行业广泛用于5G射频滤波器。现在，EPFL的TobiasJ.Kippenberg教授和中国科学院上海微系统与信息技术研究所（SIMIT）的欧欣教授领导的科学家们创建了一种基于钽酸锂的新型PIC平台。这种PIC充分利用了材料的固有优势，使高质量PIC更加经济可行，从而改变了这一领域。这一突破发表在5月8日的《自然》杂志上。研究人员为钽酸锂开发了一种与硅绝缘体生产线兼容的晶片键合方法。然后，他们用类金刚石碳掩蔽了薄膜钽酸锂晶片，并着手蚀刻光波导、调制器和超高品质因数微谐振器。蚀刻是通过结合深紫外线（DUV）光刻技术和干蚀刻技术实现的，这些技术最初是针对铌酸锂开发的，后来经过仔细调整，用于蚀刻硬度更高、惰性更强的钽酸锂。这种调整包括优化蚀刻参数，以尽量减少光损耗，这是实现光子电路高性能的关键因素。利用这种方法，研究小组能够制造出高效率的钽酸锂PIC，其电信波长的光损耗率仅为5.6dB/m。另一个亮点是电光马赫-泽恩德调制器（MZM），这是当今高速光纤通信中广泛使用的一种设备。钽酸锂MZM的半波压长积为1.9Vcm，电光带宽达到40GHz。"在保持高效电光性能的同时，我们还在这一平台上生成了孤子微蜂窝，"该研究的第一作者王成利说。"这些孤子微蜂窝具有大量的相干频率，与电光调制功能相结合，特别适用于并行相干激光雷达和光子计算等应用"。钽酸锂PIC的双折射（折射率对光的偏振和传播方向的依赖性）降低，可实现密集的电路配置，并确保在所有电信频段都具有广泛的操作能力。这项工作为可扩展、经济高效地制造先进的电子光学PIC铺平了道路。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430650.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430650.htm

九峰山实验室8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆下线

九峰山实验室8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆下线薄膜铌酸锂由于出色的性能在滤波器、光通讯、量子通信、航空航天等领域均发挥着重要作用。但铌酸锂材料脆性大，大尺寸铌酸锂晶圆制备工艺困难，铌酸锂微纳加工制备工艺也一直被视为挑战。目前，业界对薄膜铌酸锂的研发还主要集中在3寸、4寸、6寸晶圆的制备及片上微纳加工工艺上。九峰山实验室工艺中心基于8寸SOI硅光晶圆键合8寸铌酸锂晶圆，单片集成光电收发功能，成功破解了这一难题。九峰山实验室表示，近年来，由于5G通信、大数据、人工智能等行业的强力驱动，光子集成技术得到极大关注。铌酸锂以其大透明窗口、低传输损耗、良好的光电/压电/非线性等物理性能以及优良的机械稳定性等被认为是理想的光子集成材料，而单晶薄膜铌酸锂则为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。据悉，湖北九峰山实验室于2021年由湖北省人民政府正式批复组建，实验室面向世界科技前沿，面向国民经济主战场和国家重大需求，以建设先进的化合物半导体研发和创新中心为愿景，在中国光谷建立起全球一流的化合物半导体工艺、检测基础设施，打造公共、开放、共享的科研平台。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422252.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422252.htm

新易盛：已成功推出基于 VCSEL/EML、硅光及薄膜铌酸锂方案的 400G、800G、1.6T 系列高速光模块产品

新易盛：已成功推出基于VCSEL/EML、硅光及薄膜铌酸锂方案的400G、800G、1.6T系列高速光模块产品新易盛在互动平台表示，公司一向重视行业新技术、新产品的研究，在今年OFC展会上成功推出了业界最新的基于单波200G光器件的800G/1.6T光模块等多款新产品，目前已成功推出基于VCSEL/EML、硅光及薄膜铌酸锂方案的400G、800G、1.6T系列高速光模块产品，和400G和800GZR/ZR+相干光模块产品、以及基于LPO方案的400G/800G光模块产品。

港大研究人员开发出处理速度更快、能耗更低的微波光子芯片

港大研究人员开发出处理速度更快、能耗更低的微波光子芯片集成微波光子处理芯片效果图。受访者供图集成微波光子芯片通过光学元件产生、传输和调控微波信号。但一直以来，集成微波光子系统难以同时实现芯片集成和高保真度、低功耗的超高速模拟信号处理。“低能耗对于人工智能领域有着重大意义。如今，越来越多的人工智能产品问世，产品更新迭代速度加快，人工智能模型所具备的规模越来越大、复杂度越来越高。随之而来的是能量消耗问题日益凸显，因为它不仅会导致产品成本提升，还会带来无法忽视的环境问题。”王骋在接受《中国科学报》采访时说。为了解决这些难题，王骋团队将超快电光转换模块与低损耗、多功能信号处理模块同时放置在一块芯片上，组成集成微波光子系统。而能实现卓越效能的原因是负责集成的薄膜铌酸锂平台。“因为铌酸锂对光子学的重要性堪比微电子学中的硅，所以它又被称为‘光子学之硅’。”王骋说，他在美国哈佛大学攻读博士学位期间就致力于研究集成铌酸锂光子平台。在加入香港城市大学后，其所在研究团队在铌酸锂微波光子学领域持续深耕，力争让微波光子芯片更小巧，具备更高信号保真度与更低延迟性能。“我认为铌酸锂是一种非常有潜力、可实现大规模片上光子集成应用的平台。与其他光学材料相比，它同时具有优异的电光效应、超低的光学损耗，以及大规模、低成本的制造工艺。”论文第一作者、香港城市大学博士生冯寒珂解释说。王骋团队研发的集成铌酸锂微波光子芯片不仅速度比传统电子处理器快1000倍，具有67吉赫兹的超宽处理带宽和极高的计算精确度，而且它的能耗更低。以处理一个250×250像素的图片为例，集成铌酸锂微波光子芯片仅需要3纳焦的能耗就能完成对图片边缘信息的提取，而传统的电子芯片若要执行相同的任务，则需要几百甚至上千纳焦的能耗。对于论文共同第一作者、香港城市大学本科生葛通来说，这次研究的高光时刻，是在进行超高速信号处理测试时，将脉宽小于10皮秒的脉冲信号直接输入到芯片中，示波器上观测到该信号的微分结果的那一刻。“这直接证明了我们的光子处理器可以有效处理如此高速的信号，创造了一个全新的世界纪录。”而集成铌酸锂微波光子芯片将以傲人的优势，进入5G和6G无线通信系统、高分辨率雷达系统，以及图像/视频处理等多种应用场景。下一步，王骋团队将对芯片进行进一步优化和验证，其中关键的技术挑战包括如何进一步提高集成度、实现芯片与控制电路的高效封装、优化设备性能和稳定性等，从而使其真正进入产品化阶段。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07078-9《中国科学报》(2024-03-01第1版要闻)...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421958.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421958.htm

下一代锂硫电池或在 5 分钟内完成充电

下一代锂硫电池或在5分钟内完成充电澳大利亚科学家团队设计了一种纳米复合电催化剂，包括碳材料和钴锌（CoZn）团簇。研究表明，将电催化剂CoZn用于锂硫电池时，所得电池的功率重量比高达26120瓦/公斤。这表明，未来的锂硫电池能在不到5分钟的时间完全充电/放电。这一突破有可能彻底改变储能技术，推动高性能电池系统的发展，为消费电子产品和电网应用储能系统提供性能更好的电力解决方案。相关论文发表于最新出版的《自然・纳米技术》杂志。