用于批量生产的钽酸锂光子集成电路

基于铌酸锂（LiNbO₃）的电光光子集成电路（PICs）已展现出高泡克尔斯系数材料的强大性能。这类电路能实现工作于互补金属氧化物半导体电压水平的线性高速调制器，应用领域包括数据中心通信、高性能计算以及人工智能光子加速器等。

然而，该技术的工业化应用受到晶圆成本高和尺寸有限的制约。高成本源于其他领域缺乏现有的大规模应用（这类应用曾推动绝缘体上硅（SOI）光子学的普及，而SOI的发展得益于微电子领域的巨额投资）。

在此，我们报道了基于钽酸锂（LiTaO₃）的低损耗光子集成电路。钽酸锂已在5G射频滤波器领域实现商业化应用，因此可实现低成本、可扩展的制造；且其性能与铌酸锂相当，在某些方面更优。我们发现，通过基于深紫外（DUV）步进机的制造工艺，可对钽酸锂进行刻蚀，从而制备出低损耗（5.6 dB·m⁻¹）的光子集成电路。

我们研制的钽酸锂马赫-曾德尔调制器（MZM），半波电压-长度积为1.9 V·cm，电光带宽高达40 GHz。与铌酸锂相比，钽酸锂的双折射显著更低，可支持高密度电路设计以及在所有通信频段的宽带工作。此外，该平台还支持孤子微梳的产生。我们的研究为低成本、大规模制造下一代电光光子集成电路铺平了道路。

服务对象 ： 中国科学院上海微系统与信息技术研究所
发表时间： 2024年5月8日
发表期刊： nature
文章链接： https://nature.66557.net/articles/s41586-024-07369-1