特文特大學的研究人員解決了一個長期存在的問題：在標準硅光子芯片中捕獲光生聲波。這一發現發表在《應用物理快報 - 光子學》（APL Photonics）上，還是特色文章，為無線電技術、量子通信和光計算開辟了新的可能性。

光的傳播速度極快，而聲波的傳播速度則慢得多。通過操控光與聲之間的相互作用——一種被稱為受激布里淵散射（SBS）的物理現象——研究人員可以找到在小芯片里存儲和過濾信息的新方法。

這在超高速無線電通信和量子技術等應用中很有用。但要在硅光子芯片（這可是當今最重要的集成光子技術之一）里做到這點，是個很大的挑戰。

重新思考硅光子學

硅光子學正逐漸成為解決數據中心行業不斷面臨的帶寬和能源瓶頸的重要方案，而數據中心行業目前正在不斷發展壯大。

把聲波引入這些芯片能進一步大幅提高性能。

傳統的被稱為波導的硅光子結構難以限制聲波。

聲音往往會逸散到硅結構下方的氧化硅層里，進而降低效率。

以前的解決方案是讓硅結構懸空，但是這種方法制造起來困難，而且機械穩定性不佳。

捕獲聲波

為克服這一問題，大衛·馬龐帶領的團隊采取了一種新方法：增大硅結構的尺寸。研究人員使用的波導比傳統的硅納米線大100倍。他們在保持芯片設計緊湊的同時成功捕獲了聲波。

“這些來自芬蘭國家技術研究中心（VTT）的波導正是我們最終在硅芯片中捕獲聲音所需要的。它們的尺寸起到了關鍵作用，使我們能夠以一種以前根本不可能的方式控制聲波。”這項工作的主要作者葉凱旋說，他目前正在大衛的團隊攻讀博士學位。

現實應用中的可擴展性

盡管波導尺寸增大了，但新的硅光子芯片仍然緊湊且實用。包括長達一米的波導在內的整個電路都能置于一塊1平方厘米的芯片內。這使得該技術具有可擴展性，并與現有的半導體產業相兼容，確保了大規模生產的可行性。

馬爾龐（Marpaung）說：“這項成果是經過近10年的研究與協作才取得的。通過與芬蘭的VTT合作并改進我們的技術，我們最終成功地在標準硅平臺上展示了這種效應。”

未來影響

這一發現為硅光子學帶來了新功能，硅光子學已經在光計算和通信領域得到廣泛應用。能夠以近40吉赫茲的超高頻率引導聲波，這一技術在下一代無線通信和量子應用方面很有前景。

這項研究是在非線性納米光子學小組（NLNP；科學與技術學院以及MESA+）開展的。厚硅芯片由芬蘭國家技術研究中心（VTT）制造，這是一家歐洲領先的硅光子制造商。