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【資訊】集成光子芯片-鈣鈦礦

更新時(shí)間:2025-01-15點(diǎn)擊次數(shù):130

  在光通信、計(jì)算、光探測(cè)和測(cè)距、傳感和成像方面,集成光子芯片具有巨大的應(yīng)用潛力,可提供的數(shù)據(jù)通量和低功耗。關(guān)鍵目標(biāo)之一是建立單片的片上光子系統(tǒng),將光源、處理器和光電探測(cè)器集成在一個(gè)芯片上。然而,由于材料工程、芯片集成技術(shù)和設(shè)計(jì)方法的限制,這仍然具有挑戰(zhàn)性。鈣鈦礦具有制作簡(jiǎn)單、晶格失配容忍度高、帶隙可調(diào)、成本低等優(yōu)點(diǎn),有望與硅光子學(xué)實(shí)現(xiàn)異質(zhì)集成。


北京大學(xué)和浙江大學(xué)研究人員在Nature Photonics上發(fā)文,提出并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了基于鈣鈦礦/氮化硅光子平臺(tái)的近紅外單片片上光子系統(tǒng),開發(fā)了集成高效發(fā)光二極管、高性能處理器和靈敏光電探測(cè)器的納米異質(zhì)集成技術(shù)。


  

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  第一作者:Kun Liao, Yaxiao Lian, Maotao Yu, Zhuochen Du, Tianxiang Dai.通訊作者:C. T. Chan, Rui Zhu, Dawei Di, Xiaoyong Hu通訊單位:北京大學(xué),浙江大學(xué)Hetero-integrated perovskite/Si3N4 on-chip photonic system.  異質(zhì)集成的鈣鈦礦/Si3N4片上光子系統(tǒng)。


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  圖1: 鈣鈦礦/Si3N4片上光子系統(tǒng)的單片異質(zhì)集成方案。


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  圖2: 單片異質(zhì)集成鈣鈦礦/Si3N4片上光子系統(tǒng)的表征。


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  圖3: 2D無序Su–Schrieffer–Heeger,SSH模型中,平均手性位移averaged mean chiral displacement,AMCD計(jì)算。


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  圖4: 非線性拓?fù)淠P椭校瑫r(shí)間相關(guān)光子模擬。


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  圖5: 邊緣檢測(cè)和圖像分類任務(wù)。


實(shí)現(xiàn)了光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以執(zhí)行光子模擬和計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)。這一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效地預(yù)測(cè)了二維無序Su–Schrieffer–Heeger模型中的拓?fù)洳蛔兞浚⒛M了平均保真度為87%非線性拓?fù)淠P?。在邊緣檢測(cè)中,實(shí)現(xiàn)了超過85%測(cè)試精度,在CIFAR-10數(shù)據(jù)集上,利用按比例放大的架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了56%測(cè)試精度。


  這項(xiàng)工作,解決了在芯片上集成各種納米光子元器件的挑戰(zhàn),為芯片集成多功能光子信息處理,提供了很有前景的解決方案。


 參考文獻(xiàn): 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

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