4/17/2017,隨著云客戶端使用量的快速增加，服務(wù)器計(jì)算在云硬件中找到了節(jié)約成本的動(dòng)力，也推動(dòng)了光子芯片的研發(fā)。與現(xiàn)有的基于磷化銦（InP）化合物半導(dǎo)體的解決方案相比，采用改進(jìn)設(shè)備和集成方案的硅光子芯片可以更大程度上降低硬件成本。美國麻省理工學(xué)院的研究人員展示了硅光子學(xué)的新特性，同時(shí)，美國格羅方德公司已經(jīng)找到了實(shí)現(xiàn)光纖硅芯片自動(dòng)被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的解決方案，并能在較低成本下實(shí)現(xiàn)300mm晶圓性能的改善。

硅波導(dǎo)中的電致二階非線性效應(yīng)
      在最近一期的自然光子學(xué)期刊中，美國麻省理工學(xué)院的研究人員提出了“硅波導(dǎo)中的電致二階非線性光學(xué)效應(yīng)”，并針對(duì)兩種利用了該非線性效應(yīng)的硅設(shè)備做了報(bào)告。設(shè)備包括一個(gè)能對(duì)光束進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼的調(diào)制器，還包括一個(gè)能將激光頻率精準(zhǔn)調(diào)整到不同頻率的倍頻器。

資金支持
      該研究在美國集成光子制造創(chuàng)新中心（AIM Photonics）進(jìn)行，AIM Photonics將政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界聯(lián)系起來，致力于光子學(xué)的研究，以提高美國在全球范圍內(nèi)的競爭力。聯(lián)邦政府投資1.1億美元，AIM Photonics、地方政府、制造公司、大學(xué)和社區(qū)等非營利組織共同資助5億美元，美國麻省理工學(xué)院電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系副教授Michael Watts領(lǐng)導(dǎo)了硅光子學(xué)的技術(shù)革新。

打破耦合
      美國麻省理工學(xué)院副教授Michael Watts在一次采訪中表示：“現(xiàn)在，你可以建立一個(gè)不依賴于硅中自由載流子效應(yīng)的相位調(diào)制器，硅中自由載流子效應(yīng)的特點(diǎn)就是相位和振幅是相關(guān)聯(lián)的，你可以通過改變載流子濃度來同時(shí)改變其相位和振幅。通過二階非線性效應(yīng)，我們可以打破這種耦合，也就是說我們可以制成一個(gè)純相位調(diào)制器，這在許多應(yīng)用中是非常關(guān)鍵的。”
倍頻器中的P型和N型摻雜硅介質(zhì)與未摻雜的硅波導(dǎo)相垂直，有規(guī)律地發(fā)射出特定頻段的光，波段之間的空隙被調(diào)制成特定頻率的光，通過施加在設(shè)備上的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的倍頻。倍頻器可以作為精密的片上光學(xué)時(shí)鐘和放大器，還能作為太赫茲安全輻射源。

美國格羅方德公司的裝配技術(shù)
      早在2015年美國集成光子制造創(chuàng)新中心項(xiàng)目剛啟動(dòng)的時(shí)候，美國麻省理工學(xué)院的研究人員就已經(jīng)展示了由高效環(huán)諧振器制成的光探測器，該探測器可將傳輸一比特信息所消耗的能量降低到1皮（10-12）焦耳量級(jí)，約為純電子芯片消耗能量的1/10。美國國防部研究人員Jagdeep Shah表示：“我認(rèn)為格羅方德公司的45納米加工工藝是絕對(duì)的業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)�！�
如圖所示，美國IBM公司的研究人員開發(fā)了一種可在光纖不發(fā)光情況下，將12條光纖自動(dòng)安裝到同一硅芯片上的新方法，而美國格羅方德公司的芯片與這種裝配技術(shù)相兼容。由于微米級(jí)的光纖必須用納米的精度進(jìn)行校準(zhǔn)，而現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是將點(diǎn)亮的光纖進(jìn)行對(duì)齊，成本較高。美國格羅方德公司利用他們?yōu)槲�機(jī)電傳感器（MEMS）客戶研發(fā)的新技術(shù)，使用一個(gè)自動(dòng)拾取-放置的工具將多光纖安裝到MEMS中進(jìn)行對(duì)齊。格羅方德公司高級(jí)研究員Ted Letavic表示，這種邊緣耦合工藝已經(jīng)應(yīng)用于通信領(lǐng)域并且正在生產(chǎn)中。據(jù)Letavic所說，硅光子技術(shù)可能最先應(yīng)用于高帶寬、中長距離的傳輸中（30米到80千米），這一波段的光譜使用率是最關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。



      如圖所示，美國IBM公司的研究人員開發(fā)了一種可在光纖不發(fā)光情況下，將12條光纖自動(dòng)安裝到同一硅芯片上的新方法，而美國格羅方德公司的芯片與這種裝配技術(shù)相兼容。由于微米級(jí)的光纖必須用納米的精度進(jìn)行校準(zhǔn)，而現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是將點(diǎn)亮的光纖進(jìn)行對(duì)齊，成本較高。美國格羅方德公司利用他們?yōu)槲�機(jī)電傳感器（MEMS）客戶研發(fā)的新技術(shù)，使用一個(gè)自動(dòng)拾取-放置的工具將多光纖安裝到MEMS中進(jìn)行對(duì)齊。格羅方德公司高級(jí)研究員Ted Letavic表示，這種邊緣耦合工藝已經(jīng)應(yīng)用于通信領(lǐng)域并且正在生產(chǎn)中。據(jù)Letavic所說，硅光子技術(shù)可能最先應(yīng)用于高帶寬、中長距離的傳輸中（30米到80千米），這一波段的光譜使用率是最關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。

來源大國重器