【原】光子芯片|美国国家科学基金会资助美国阿肯色大学研发新型集成微波光子芯片，有望替代传统硅光子学技术

美国国家科学基金会（NSF）授予美国阿肯色大学一项25万美元的资助，用于开发一种新型集成微波光子芯片（IMWP）。该技术具有在数据通信领域取代目前的硅光子学技术的潜力。该解决方案也将应用于空间应用、核应用等恶劣环境中。

项目简介

美国阿肯色大学的Samir El-Ghazaly和Shui-Qing Yu教授将领导该研究项目，项目名为“渴望：基于蓝宝石技术的集成微波光子学”，项目周期为两年。他们将利用R-平面蓝宝石技术搭建此平台，以满足未来科学界在性能和效率方面进一步提升的需求。

项目内容

该项目旨在将光源、模拟及数字信号处理电路、光探测器、控制电路和蓝宝石上外延硅（SOS）射频（RF）电路等一整套微波及光学元件集成到同一个蓝宝石平台上，以实现高性能、低成本的混合信号光链路。

原理

蓝宝石的折射率较低，其折射率比氮化硅的折射率小0.3。因此，它可以利用成熟的氮化硅低损耗波导技术，通过用蓝宝石晶片代替石英晶片来制造类似的低损耗波导无源元件。

对于射频应用，由于低损耗光波导技术的存在，蓝宝石平台有可能获得更高的动态范围；而与其相对的硅光子学平台以及片外1.55μm激光器，会遭受强烈的双光子吸收效应，因此其动态范围非常受限。同时作为透明的衬底，蓝宝石将使构造多功能三维光子/电子集成结构成为可能。

项目目标

本项目旨在通过确认并调查关键性的挑战，来研究所提出的方法的可行性，然后进行概念研究，为克服已确认的障碍提供一种有效的途径，并且最终提供一个决定性的建议，即是否该研究是可行的。

未来应用

作为一个完全集成的、从根本上解决IMWP最重要技术挑战的解决方案，新的蓝宝石平台可以在如雷达信号处理这样的防御系统以及许多民用领域广泛应用。该技术的宽波长覆盖使芯片上的传感应用成为可能，并具有在数据通信领域取代目前的硅光子学技术的潜力。该解决方案也可用于诸如空间应用、核应用等恶劣环境中。