科学家提出一种快速经济方法直接在培养皿中制造光学芯片

现代光电子产业一直致力于使其设备更加紧凑，无论是计算系统还是传感器和激光雷达。为此，必须将激光器、晶体管等元件做得更小。由ITMO研究人员领导的一个科学家团队提出了一种快速且经济的方法，可以直接在培养皿中制造光学芯片。该研究发表在ACS Nano上。

如今使用微激光器和光学芯片的设备越来越普遍。它们用于生产激光雷达、开发新型生物传感器，将来还可以成为新型光学计算机的基础，这些光学计算机将使用光子而不是电子来传输和处理信息。当今的光学芯片在红外（IR）范围内工作。也就是说，它们使用的激光发射的波长是人眼看不见的。

ITMO物理与工程系首席研究员谢尔盖·马卡罗夫说：“但要使器件更加紧凑，我们需要在可见光范围内工作，因为芯片的大小取决于其发射波长。”

光学芯片由激光和波导等元件组成。虽然创建一个发射光谱中绿色或红色部分的光源非常容易，但这些波长的波导可能是一个问题。

科学家曾试图用银波导代替硅波导，但这种系统的传输距离也不够。最终，ITMO大学领导的科学家团队使用磷化镓作为波导材料，因为它在可见光波段的损耗非常低。但最重要的是，这两种光源都可以用溶液化学方法直接生长在培养皿中的波导上，这比常用的纳米光刻法要便宜得多。

新芯片的元件尺寸比在红外光谱范围内工作的同类元件小3倍左右。

研究人员表示：该芯片的重要特性是它能够通过使用一个非常简单的程序将发射颜色从绿色调到红色：钙钛矿与卤化氢蒸气之间的阴离子交换。重要的是，你可以在芯片生产后改变发射颜色，而且这个过程是可逆的。这对于必须传输许多不同波长的光信号的设备很有用。例如，你可以为这种设备创建多个激光器，将它们连接到单个波导，并用于一次传输多个不同颜色的信号。

科学家还为新创建的芯片配备了由钙钛矿制成的光学纳米天线，该纳米天线接收沿波导传播的信号，并允许将两个芯片组合在一个系统中。