中瑞攜手突破：新型光子芯片批次制造成功
在這個資訊時代，通訊和計算的需求與日俱增，傳統的電子芯片技術正面臨著效能瓶頸。而光子積體電路憑借其高頻寬、低功耗等優勢，被視為突破瓶頸的關鍵技術之一。光子芯片的商業化套用一直受制於無法實作大規模批次制造。直到最近，一支由中國科學院和瑞士洛桑聯邦理工學院組成的科研團隊，在這一領域取得了重大突破。他們成功研發出可批次制造的新型光子芯片——鉭酸鋰整合光子芯片，為光子積體電路產業化掃清了重要障礙。
這項創新性成果不僅具有重大的理論意義，更將為通訊、電腦、精密測量等領域帶來革命性的技術進步。讓我們一同探索這項令人興奮的科技突破背後的奧秘。
鉭酸鋰材料優勢
鉭酸鋰是一種獨特的光電功能材料，它的出色效能使其成為制造新型光子芯片的理想選擇。鉭酸鋰具有優異的電光轉換特性，能夠高效地將電訊號轉換為光訊號，反之亦然。這一特性是實作高速光電整合的關鍵。
鉭酸鋰擁有寬透明視窗、強電光調變和弱雙折射等優點。這意味著它可以在更寬的光譜範圍內工作，調變效率更高，且光線在其中傳播時發生的偏振擾動較小。這些特性有助於提高光子器件的效能和可靠性。
鉭酸鋰在抗光折變效能方面也優於傳統的鈮酸鋰材料。光折變是指光強度變化導致材料折射率發生改變的現象，會影響光波的傳輸品質。鉭酸鋰的抗光折變效能更好，可確保光子器件在高功率工作時保持穩定性。
鉭酸鋰材料的獨特優勢為制造高效能光子芯片奠定了堅實基礎。而科研團隊在整合工藝上的創新，則將這一優勢發揮到了極致。
關鍵技術創新
要實作鉭酸鋰光子芯片的批次制造，最大的挑戰在於將鉭酸鋰與矽基底高品質整合。科研團隊采用了一種被稱為＂萬能離子刀＂的異質整合技術，成功解決了這一難題。
這項技術的關鍵是利用氫離子註入和晶圓鍵合的方法，在矽基底上制備出高品質的鉭酸鋰薄膜。先在鉭酸鋰單晶襯底中註入氫離子形成分離層，然後將其與矽晶圓鍵合，經過高溫退火後，鉭酸鋰薄膜就可以從襯底上剝離並轉移到矽基底上。
這種方法不僅可以保證鉭酸鋰薄膜的結構完整性，還能有效控制薄膜的厚度和表面粗糙度，從而滿足光子器件的嚴格要求。與傳統的外延生長方法相比，它更加高效、成本更低，適合大規模生產。
在薄膜制備技術的基礎上，團隊還開發了一系列超低損耗鉭酸鋰光子器件的微納加工方法。他們巧妙地利用鉭酸鋰材料的各種優異特性，設計出高效率的光導波、調變器、濾波器等關鍵器件，並將它們高度整合在一個芯片上。
這些創新技術的整合套用，不僅實作了鉭酸鋰光子芯片的批次制造，而且大幅提升了芯片的效能和整合度，為其在多個領域的套用奠定了基礎。
套用前景廣闊
鉭酸鋰整合光子芯片的誕生，必將為通訊、電腦、精密測量等領域帶來全新的發展機遇。
該芯片可以實作片上孤子光學頻率梳的制造。頻率梳是一種特殊的雷射，其輸出光譜呈梳狀分布，每個＂梳齒＂代表一個單色光頻率。這種獨特的光源具有極高的頻率精度和穩定性，可廣泛套用於雷射雷達、精密測量、光頻率合成等領域。
傳統的頻率梳體積龐大、價格昂貴，而鉭酸鋰整合光子芯片則可以實作頻率梳的微型化和低成本化，從而推動這項技術的普及套用。例如，它可以為自動駕駛汽車提供高精度的雷射雷達系統；也可以用於衛星導航定位、地球科學觀測等領域，極大提高測量精度。
更為重要的是，鉭酸鋰光子芯片的低成本和規模化制造，將有力推動整個光子積體電路產業的商業化行程。光子積體電路被認為是繼電子積體電路之後的又一場技術革命，它將徹底改變通訊和電腦等領域的格局。
借助鉭酸鋰光子芯片，未來的數據中心或超級電腦將能夠在更小的芯片上整合更多的光電路，從而實作更高的計算能力和更快的數據傳輸速率。5G和6G行動通訊網路的發展也將從中獲益，為人們帶來無所不在的高速互聯網接入體驗。
對於中國來說，鉭酸鋰光子芯片技術的突破還具有重要的戰略意義。它為中國國產光學和射頻芯片的發展奠定了堅實的材料基礎，有助於打破國外技術壟斷，實作關鍵芯片的自主可控。
鉭酸鋰整合光子芯片的問世，標誌著光子積體電路產業化進入了一個新的裏程碑。這項創新性成果凝結了中瑞兩國科研團隊多年的不懈努力，也必將為人類的科技進步貢獻重要力量。
隨著這一技術的不斷完善和推廣套用，我們有理由相信，一個由光子芯片主導的新時代就在眼前。那將是一個資訊傳遞自由、計算能力無限、測量精度超常的時代。而鉭酸鋰光子芯片，必將成為通向那個未來的關鍵鑰匙。
