近日，在美國(guó)Long Beach舉辦的2025年國(guó)際激光與光電子會(huì)議（CLEO）上，上海交通大學(xué)集成電路學(xué)院（信息與電子工程學(xué)院）陳建平教授、周林杰教授課題組關(guān)于基于微轉(zhuǎn)印的鉭酸鋰/氮化硅異質(zhì)集成低損耗高速調(diào)制器的研究成果被錄用為PDP論文（Post-deadline paper）并作現(xiàn)場(chǎng)口頭報(bào)告。該工作的合作單位包括華中科技大學(xué)的夏金松教授團(tuán)隊(duì)和復(fù)旦大學(xué)的遲楠教授團(tuán)隊(duì)。

論文作者在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)作報(bào)告

研究背景

高性能光電子芯片能滿足巨量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆Ｈ欢?，在硅、氮化硅、III-V族半導(dǎo)體、薄膜鈮酸鋰/鉭酸鋰等單一的集成光電子平臺(tái)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)功能完整且性能優(yōu)異的光電子芯片。現(xiàn)有的混合集成、直接生長(zhǎng)和晶圓鍵合等方案均難以實(shí)現(xiàn)低成本、低損耗、多材料的異質(zhì)集成。近年來(lái)，微轉(zhuǎn)印憑借其高靈活度等優(yōu)勢(shì)成為重要的異質(zhì)集成方案。

創(chuàng)新成果

該課題組提出了一套支持構(gòu)建功能齊全且性能優(yōu)越的異質(zhì)集成光電子芯片的方案，通過微轉(zhuǎn)印技術(shù)，將光源、高速調(diào)制器和探測(cè)器集成到超低損耗氮化硅平臺(tái)上。本項(xiàng)工作將薄膜鉭酸鋰器件通過微轉(zhuǎn)印工藝集成到了商業(yè)流片的氮化硅馬赫增德爾調(diào)制器（MZM）上，首次演示了C波段氮化硅上鉭酸鋰高速調(diào)制器。測(cè)試結(jié)果顯示，MZM的平均損耗約為0.82 dB，氮化硅與鉭酸鋰/氮化硅混合波導(dǎo)的耦合損耗低于0.3 dB，轉(zhuǎn)印良率超過94%。該調(diào)制器的電光帶寬超過67 GHz，支持高達(dá)250 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)展前景

異質(zhì)集成調(diào)制器結(jié)構(gòu)和測(cè)試結(jié)果

本研究通過微轉(zhuǎn)印技術(shù)，在低損耗氮化硅平臺(tái)上成功實(shí)現(xiàn)了多材料高精度異質(zhì)集成，這一進(jìn)展不僅突破了傳統(tǒng)集成方案的技術(shù)瓶頸，還為未來(lái)光電子芯片的設(shè)計(jì)和工藝制備開辟了全新路徑。該工作對(duì)于智算中心、6G通信發(fā)展具有重要意義，可顯著提升數(shù)據(jù)中心的光通信能力，支持更高帶寬、更低功耗的光互連系統(tǒng)。通過持續(xù)優(yōu)化微轉(zhuǎn)印工藝，提高轉(zhuǎn)印良率和降低成本，該技術(shù)有望在未來(lái)3-5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)在高速光通信和光計(jì)算等領(lǐng)域的部分商業(yè)化應(yīng)用，推動(dòng)光通信和光計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展。

論文信息

該項(xiàng)工作完成人：蘇錦偉（上海交通大學(xué)博士生）、戴祎祺（華中科技大學(xué)博士生）、孫奧龍（復(fù)旦大學(xué)博士生）、冉詩(shī)環(huán)（上海交通大學(xué)博士生）、袁玉琴（復(fù)旦大學(xué)博士生）、上海交通大學(xué)李雨副教授、華中科技大學(xué)夏金松教授、復(fù)旦大學(xué)遲楠教授、上海交通大學(xué)陳建平教授、上海交通大學(xué)周林杰教授。通訊作者為上海交通大學(xué)陸梁軍副教授、華中科技大學(xué)曾成副研究員和復(fù)旦大學(xué)張俊文教授。

會(huì)議信息

CLEO會(huì)議是光通信領(lǐng)域和集成光電子學(xué)領(lǐng)域最具影響力的頂級(jí)國(guó)際性會(huì)議之一。會(huì)議共錄用論文1000余篇，其中PDP論文37篇。PDP論文旨在發(fā)表領(lǐng)域內(nèi)具有突破性技術(shù)進(jìn)展的最新成果，本屆會(huì)議共有3篇來(lái)自國(guó)內(nèi)單位。 作者： 集成電路學(xué)院（信息與電子工程學(xué)院） 供稿單位： 集成電路學(xué)院（信息與電子工程學(xué)院）