英特爾在美研發全球首個混合硅激光器[圖]

　　來自英特爾公司和美國加州大學聖芭芭拉分校(UCSB)的研究人員成功研發了世界上首個采用標准硅工藝制造的電力混合硅激光器(Hybrid Silicon Laser)。這項技術突破標志著用於未來計算機和數據中心的低成本、高帶寬硅光子學設備產業化的最後障礙之一已經被解決。

　　研究人員已經能夠將磷化銦(Indium Phosphide)的發光屬性和硅的光路由能力整合到單一混合芯片中。當給磷化銦施加電壓的時候，光進入硅片的波導(waveguide)，產生持續的激光束，這種激光束可驅動其他的硅光子器件。這種基於硅片的激光技術可使光子學更廣泛地應用於計算機中，因為采用大規模硅基制造技術能夠大幅度降低成本。

　　『這一技術使未來的計算機內部可采用低成本、萬億比特(TB)量級的光學「數據通路」(data pipes)，並使高性能計算應用迎來新時代，』英特爾公司光子學技術實驗室總監馬裡奧·潘尼西亞(Mario Paniccia)指出。『盡管離商品化仍有很長距離，但我們相信數十個、甚至數百個混合硅激光器會和其它硅光子學部件一起，被集成到單一硅基芯片上去。』

　　『我們和英特爾公司的研究項目，充分體現了產業和學術界可以通過合作來推動科學技術的發展，』美國加州大學聖芭芭拉分校電氣和計算機工程學教授約翰·鮑爾斯(John Bowers)指出，『通過結合美國加州大學聖芭芭拉分校在磷化銦方面的專業能力和英特爾公司在硅光子方面的專業能力，我們已研發出基於鍵合方法的一種新結構激光器，它能夠用於晶圓級、半晶圓級和芯片級的應用，同時這也是將大規模的光學器件集成到一個硅平臺上的一種可能的解決方案。這是開始低成本大批量生產高集成度硅光子芯片的標志。』

　　技術細節

　　硅被廣泛用於數碼電子產品的大批量生產，也用於光的路由、探測、調制和放大，但它並不能有效發光。另一方面，基於磷化銦的激光器被普遍用於電信設備，但需要逐一進行組合和校准。這相對於計算機產業大批量、低成本的制造需求，仍顯得過於昂貴和費時。混合硅激光含有獨特設計，當硅波導容納和控制激光時，其采用的磷化銦材料可以產生光並把它擴大。制造這種設備的關鍵是用低溫的氧等離子體(帶電荷的氧氣)在這兩種材料表面都形成一層薄氧化膜(大約25個原子的厚度)。當加熱的同時在材料兩側加壓，兩種材料上的氧化膜就像玻璃粘合劑一樣熔合，從而將兩種材料熔合到一個單一芯片中。給磷化銦施加電壓，它產生的光會通過這層像玻璃粘合劑一樣的氧化膜進入硅片中的波導。波導容納並控制光，形成混合硅激光。波導的設計對混合硅激光器的性能和激光的波長至關重要。欲知混合硅激光器的更多信息，請訪問http://www.intel.com/research/platform/sp/hybridlaser.htm。

　　今天的發布，建立在英特爾公司另一個長期研究項目的成就之上，即采用標准硅制造工藝來『硅化(siliconize)』光子學器件。2004年，英特爾研究人員首次展示了帶寬超過1GHz的硅激光調制器，比此前硅基調制記錄快了近50倍。2005年，英特爾公司研究人員首次演示了硅可用來放大外部光源、利用拉曼效應(Raman effect)產生連續的片上激光(laser-on-a-chip)光波。鮑爾斯教授研究硅光子學材料和激光已超過25年。目前他專注於研發數據傳輸速率達160Gb/秒的新式光電子設備，以及鍵合不同材料來創造更高性能的新設備的技術。