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新型光子芯片实现音频双工通信

记者1日从南京邮电大学获悉,该校王永进教授团队与2014年诺贝尔物理学奖得主 Hiroshi Amano教授合作,研发出同质集成发射、传输和接收器件的芯片,用光子取代电子进行数据传输,并实现了基于音频的双工通信系统演示,相关成果于10月31日发表在《光:科学与通信》上。

“同质集成”是业界的一个难题。长期以来,光发射、传输、调制和接收器件等分属不同的研究领域,没有人将它们联系起来研发。而作为发光器件,电子注入量子阱二极管时,器件发生电光转换而发光;作为光探测器件,量子阱二极管器件吸收高能光子,发生光电转换而生成光电流。

王永进教授首先发现,量子阱二极管发光谱和探测响应谱有重叠区,量子阱二极管器件同时存在电光、光电转换,出现量子阱二极管光发射和探测共存现象(王氏效应),阐明了量子阱二极管发光和探测共存现象的物理机制。

因此,具有相同量子阱结构的量子阱二极管器件可以采用相同的工艺流程制备在同一块芯片上。科研人员采用硅衬底氮化物晶圆,通过波导互联,实现同质集成光电子芯片。量子阱二极管器件同时作为收发器件,采用光子实现芯片内的信息双向传输,通过自干扰消除法分离发送和接收信息,提高了通信系统的吞吐量。

芯片采用光子取代电子进行数据的传输,能够有效应对高密度集成芯片的能耗和热效应问题,为化合物光电子信息时代处理器光互连存储器系统提供了物理支撑和芯片基础。该工作进一步确立了我国在该领域的国际引领地位。

(通讯员:蒋元 记者:张晔)

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