加州理工學院（Caltech）的科學家們於 2 月 9 日成功開發出一種新方法，能在矽晶圓上導引光線，並在可見光波段實現接近光纖的低訊號損失。這項突破為新一代超高相干且高效率的光子積體電路（PICs）鋪平道路，預期將對精密量測、AI 資料中心通訊，以及量子運算等多種晶片應用產生深遠影響。
光纖在我們的數位世界中無處不在，能夠幾乎瞬時地傳輸資料，主要得益於其由極純的玻璃製成，並經過精密設計以達到超平滑的表面。當光線從光纖的一端進入時，訊號幾乎可無損地傳遞到另一端。加州理工學院研究團隊多年來一直致力於將光纖的製造技術移植到矽晶圓上，同時維持光纖的超低損失特性。
（Source：加州理工學院）
該團隊的研究成果已發表於期刊《自然》（Nature），方法是透過光刻技術，將與光纖相同的材料鍺矽酸鹽（germano-silicate）製作成奈米級波導；這些波導以螺旋幾何結構布置，以延長光的傳播路徑，並能有效在光纖與半導體雷射之間轉移光線。
以新平台製作的元件在近紅外線波段的表現，已達到頂尖氮化矽器件的水準；而在可見光波段，新材料的表現則顯著優於氮化矽。由於材料熔點相對較低，研究團隊能將元件放入爐中進行回流（reflow）處理，使波導表面平滑度達到原子級，大幅抑制傳統可見光 PICs 的散射損失。
這項技術擴展了可用波長範圍，將支援許多重要的原子操作，使晶片級原子感測器、光學時鐘與離子捕獲系統成為可能。儘管研究人員的目標是讓損失低到可以用「百分比」來描述，但在實際應用中，這將非常有力。
（首圖來源：shutterstock）
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