光子芯片使用可編程光子新材料 可加快集成電路研發

近日，據電氣和電子工程師協會（IEEE）透露，荷蘭埃因霍芬理工大學（Eindhoven University of Technolog）的研究人員發現了一種可轉換的光學材料——氫化非晶硅，能夠加快光子集成電路的研發和生產。

該研究項目的負責人Oded Raz表示，這是第一個可編程的光子電路，研發人員可以對光子材料本身進行編程和重新設置，且不需要任何電力依然可保持自身的編程狀態，將在一定程度上幫助工程師加速開發光子器件。

據介紹，這種材料名為氫化非晶硅，目前主要用于薄膜硅太陽能電池。研究人員在一個被稱為“Staebler-Wronski效應”的研究中發現，光或熱會改變氫化非晶硅的光學和電學性質，但當它在黑暗中緩慢冷卻后，可以恢復一部分光學性質。研究人員們推斷，可重構PIC（光子集成電路）或可利用此特點來彌補切換過程中的性能損耗。

為了驗證推斷，研究人員將一層薄薄的氫化非晶硅，在近紅外激光中浸泡了100小時以上，然后將它放置在黑暗中緩慢冷卻4個小時。在這一過程中他們發現，近紅外激光可以使材料的折射率增加0.3%，同時冷卻可以將折射率降低0.3%，實現逆轉。

隨后，研究人員利用氫化非晶硅的微觀環（microscopic rings）開發了可重新配置的光學開關。研究人員發現，光學開關能夠可逆地改變這些器件的折射率，而不增加光學損耗。

不過，Oded Raz還表示，未來，可能會有研究表明，非晶硅鍺或非晶硅碳等類似材料比氫化非晶硅更擅長進行能量轉換。