团队为密集光子集成开辟新道路

带有亚波长光栅（SWG）的波导结构。正在评估的波导示意图（蓝色：Si，灰色：SiO2）。红线表示基本的TM0模式（Ey）。a 典型的带状波导，支持指数衰减蒸发场的导波模式。b 在带状波导旁放置无限大的板，会产生辐射损耗到板上的泄漏模式。c 垂直阵列的无限SWG可以取代板，支持泄漏模式，但SWG提供各向异性的场振荡。d 通过截断SWG，模式将被引导而不会产生辐射损耗，同时在各向异性的SWG包层中保留其类似泄漏的振荡。当与其它波导耦合时，这种类似泄漏的各向异性振荡会表现出非常规的各向异性扰动，并可实现零串扰。资料来源：Light：科学与应用》（2023年）。DOI: 10.1038/s41377-023-01184-5

集成光学半导体（以下简称 "光半导体"）技术可以将激光雷达、量子传感器等复杂的光学系统和计算机集成到一个小芯片中，是目前世界范围内研究和投资较多的下一代技术。

现有半导体技术的目标是实现5纳米或2纳米的单元，但提高光半导体器件的集成度可以说是决定性能、价格和能效的关键技术。

电子电气工程系的Sangsik Kim教授领导的研究小组发现了一种新的光学耦合机制，可将光学半导体器件的集成度提高100倍以上。

每个芯片可配置的元件数量称为集成度。然而，由于光的波性，相邻器件中的光子之间会发生串扰，因此提高光半导体器件的集成度非常困难。

在以往的研究中，只有在特定的偏振条件下才可能减少光的串扰，但在本研究中，研究小组通过发现一种新的光耦合机制，开发出了一种即使在偏振条件下也能提高集成度的方法，这在以前被认为是不可能的。

这项研究由Sangsik Kim教授作为通讯作者，与他在德克萨斯理工大学教过的学生共同完成，发表在6月2日的（Light: Science & Applications）杂志上发表。

Sangsik Kim教授说："这项研究的有趣之处在于，它自相矛盾地消除了通过泄漏波（光倾向于侧向传播）产生的混淆，而之前人们认为这种混淆会增加串扰。他还说："如果应用本研究中揭示的利用漏光波的光耦合方法，将有可能开发出体积更小、噪声更小的各种光半导体器件"。

参考资料

Md Faiyaz Kabir et al, Anisotropic leaky-like perturbation with subwavelength gratings enables zero crosstalk, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01184-5

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