【光电进展】美研发成功光子芯片激光打印机

据phys.org网站2024年2月1日报道，华盛顿大学研究小组设计出一种无需昂贵的纳米制造设施，几乎在任何地方都可以生产光子集成电路的方法。该研究成果发表在《Science Advances》杂志上。

光子集成电路是一项重要的技术。这些精密的微芯片有望大幅降低成本，提高电子设备的速度和效率，其应用领域广泛，包括汽车技术、通信、医疗保健、数据存储和人工智能计算。然而，如今的纳米制造设备建造成本高达数百万美元。

对于现有的纳米制造设施，使用者至少需预留一天时间来进行用于制造这些微芯片的严格而耗时的光刻工艺。此外，如果在设计中出现错误，或者芯片因其他原因无法正常工作，就必须丢弃有问题的电路，调整设计，并制造出新的芯片。这往往需要在无尘室中耗费数天甚至数周的时间。

华盛顿大学的研究团队开发了一种创新方法，可以通过激光写入器将这些电路写入、擦除和修改到相变材料薄膜中，类似于用于刻录 CD 和 DVD 的材料。这种新工艺使光子集成电路的构建和重新配置较原工艺大幅度节省了时间。

研究人员表示利用新的技术，可以在实验室、教室甚至车库车间中，通过与传统台式激光打印机差不多大小的快速、低成本设备进行对电路的打印和重新配置，有利于对学生进行相关技能培训。

新的光子集成电路制造方法将使原型设计和测试新想法的周转时间大大缩短。对于工业应用而言，这种生产光子集成电路的方法的一大优势是可重新配置性。例如，公司可以利用这种技术在数据中心创建可重新配置的光连接，特别是在支持人工智能和机器学习的系统中，这将节省成本并提高生产效率。

该团队开发的方法已被证明是可行的，但它仍然是一个早期阶段的概念。研究人员已经提交了一份临时专利申请，且他们正在计划制造一种用于光子集成电路的台式激光打印机。这种打印机可以以实惠的价格出售，并广泛分销给世界各地的研究实验室和教育机构。他们还在与行业领导者接触，以促进这项新技术在可编程光子芯片和可重构光网络中的可能应用。

这种用于光子芯片的激光打印机将使用一个分级系统，以比传统桌面打印机更精确的方式移动基片。该团队在制作原型机时，将寻求优化其性能的方法。他们还将通过对材料科学和激光写入技术的进一步研究，努力减少所使用的相变材料的光学损耗。这将使打印机能够打印出比目前更精细、更复杂的电路。

（天津津航技术物理研究所 杨茗）

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