紫外光學諧振器晶片問世　量子與微型通訊新未來

編譯／高晟鈞

光子諧振器在不管是光譜感測、量子資訊處理、水下通訊等領域都扮演著舉足輕重的角色，特別是在增加紫外線光子積體電路（UV PIC）方面。新的諧振器為UV PIC不論在尺寸的設計、複雜性與信息保真度上，都奠定了穩定的基礎。

UV PIC技術的進步

研究人員創建了一種基於晶片的環形諧振器，該諧振器在光譜的紫外線和可見光區域工作，並表現出創紀錄的低紫外線光損失。

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這項研究最大的價值，便在於證明了紫外線PIC波導的光損失，不再明顯的遜色於可見光。這也意味著可見光和電信波長（頻率梳與注入鎖定等等）的相關開發，也將能應用於紫外線波長。

如何減少光損失

新型諧振器使用了高度可擴展原子層沉積工藝製成的氧化鋁薄膜所構成。紫外線光子的能量約為4eV，遠低於氧化鋁的8eV帶隙，因此這種材料對於紫外線是透明的（不吸收紫外線波長）。

相比於之前的氮化鋁材質（帶隙約為6eV），氧化鋁的缺陷較少，製造難度也相對較低。

為了製造微諧振器，研究人員蝕刻了氧化鋁以製造出肋形波導，其中頂部帶有條帶形成了受限光結構。當蝕刻深度越深蝕，光限制力會越強，同時散射損失也會越大。研究團隊藉由特殊模擬工具來找到兩者的平衡點。

環形諧振器

透過模擬，研究團隊最終得到了半徑為400微米、厚度400奈米的環形諧振器。當在蝕刻深度超過80奈米時，輻射損耗在488.5奈米時可以被抑制到小於0.06分貝/厘米；在390奈米時，可以被抑製到小於0.001分貝/厘米。

與可見光或電信波長的PIC相比，紫外線PIC可能會在通訊領域找到優勢，因為它具有更大的頻寬，較不受特殊環境（例如水下）影響。更重要的是，用於製造氧化鋁的原子層沉積過程與CMOS兼容，這為兩個平台的整合提前鋪平了道路。

資料來源:scitechdaily

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