
9月,京瓷与东北大学电气通信研究所开发出利用激光退火直接在硅光子芯片上集成光隔离器的新技术。该技术避免了传统热过程对硅光子芯片的热损伤,将光隔离器直接制备在硅光波导上,解决了硅光子芯片反射光反馈的关键问题。

硅光子芯片是未来光互连的核心——它在硅片上集成激光器、调制器、波导、探测器,实现光信号的产生、调制和接收。但硅光子有一个固有缺陷:硅本身不能发射激光(带隙是间接带),也不能做光隔离器(硅是非磁光材料)。光隔离器的作用是只允许光单向通过,阻挡反射光返回激光器。如果没有隔离器,光路中的反射光反馈到激光器,会导致激光器模式不稳定、噪声增大,甚至损坏。
传统方案是在硅光子芯片外部贴装独立的隔离器元件——用光学对准将外部隔离器与芯片上的波导耦合。这种分立方案体积大、成本高、对准困难。将隔离器直接集成到芯片上是理想方案,但光隔离器需要磁光材料(如铽镓石榴石TGG),这种材料在沉积时需要高温晶化处理。而硅光子芯片上已经制备好波导和金属电极,高温过程会破坏这些结构。
激光退火解决了热兼容性问题。研究团队先在硅波导上沉积非晶态磁光薄膜(这个过程在低温下进行,不损伤已有结构),然后用激光束局部加热磁光薄膜——激光只聚焦在需要晶化的薄膜区域,使其结晶获得磁光效应,而硅光子芯片的其他区域不受热影响。这种"局部激光加热"方式使磁光薄膜晶化温度只作用于微米级区域,不波及整个芯片。直接集成的光隔离器与硅波导无缝耦合,不需要外部对准,芯片体积更小、可靠性更高。












