工程与应用科学学院的研究人员设计了一种由铌酸锂制成的微环和微型跑道谐振器，这种材料以前被认为不适用于高质量小尺寸光学器件。(援引：Loncar实验室/哈佛大学工程与应用科学学院)

　　如果电子革命的中心是以能够实现这一目标的材料 - 硅 - 命名的，那么光子学革命的诞生就可以用铌酸锂来命名。虽然铌酸锂谷不像硅谷一样有相同的环，但这种材料可以用于光学而硅是用于电子学。

　　铌酸锂已经成为最广泛使用的光电材料之一，它因具有的光电特性而闻名，这意味着铌酸锂可以有效地将电子信号转换为光信号。铌酸锂调制器是现代通讯的主干，在光缆的末端会将电子数据转换为光信息。

　　但是，使用铌酸锂制备小尺寸、高质量器件是一个众所周知的难题，迄今为止，这一障碍制约了在芯片上的实际集成应用。

　　现在，哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员已经研发出一种技术，使用铌酸锂制造高性能的光学微结构，为超高效率集成光子电路，量子光子学，微波到光学转换等打开了大门。

　　该研究发表在Optica上。

　　“这项研究对现状提出了挑战，” 工程与应用科学学院电气工程专业教授、该论文的第一作者Marko Loncar说。“我们已经证明，使用传统的精密加工工艺，您可以制造出高质量的具有超低损耗和高光学限制的铌酸锂器件。”

　　大多数传统的光学微结构是使用化学或机械刻蚀工艺制成的。但铌酸锂的化学性质不活泼，这意味着化学蚀刻是不能用的。

　　该论文的共同第一作者、工程与应用科学学院博士后研究员张绵说：“在铌酸锂上使用化学刻蚀就像是用水去除指甲油一样，它不会起作用。“过去，机械刻蚀也被排除在外，因为人们一直认为铌酸锂就像一块不能顺利雕刻的岩石。

　　但是以其钻石工作而闻名的Loncar实验室对于坚硬的材料有着丰富的经验。凭借对于钻石的专业知识，该团队使用标准的等离子刻蚀在NANOLN公司提供的薄铌酸锂薄膜上用物理方法雕刻微谐振器。

　　研究人员表明，纳米波导可以在一米长的通路上传输光线，而光学功率只损失大约一半。相比之下，在先前的铌酸锂器件中传播的光将在相同的距离上损失至少99%。

　　我们在这里展示的纳米波导其传播损耗小于3 dB/米，这意味着现在我们可以在1米长的通道上对光进行复杂的操作，“该论文的共同第一作者、工程与应用科学学院博士后研究员王城说。“我们还表明，你可以用力弯折这些波导，使得一米长的波导实际上可以封装在一厘米大小的芯片内。

　　“这是集成光子学和铌酸锂光子学方面的一个重大突破，”罗切斯特大学电子与计算机工程系副教授兼光学系副教授林强说，但他并没有参与这项研究。“这打开了各种有趣的功能的大门，这是由铌酸锂独特的光学和电学特性带来的，在其他光学介质中是不存在的。”

　　斯坦福大学电气工程教授约Joseph Kahn说：“这项研究表明，这一相对未开发的材料已经准备好解决数据中心光链路的关键应用问题。” 但他并没有参与这项研究。薄膜铌酸锂(TFLN)非常适用于需要调制光或改变光频率的任何功能。在接下来的几年中，薄膜铌酸锂(TFLN)将在实现微型，廉价，低功耗光学组件的数据中心方面发挥关键作用，以实现类似于当今电信设备的功能，这种设备的规模要大得多，且成本高，耗电量大。

　　接下来，研究人员的目标是在这些结果的基础上，开发铌酸锂平台，用于光通信，量子计算和通信以及微波光子学等各种领域。

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