与CMOS兼容的增材三维光子集成
光学
2023-06-07 v1 应用物理
摘要
如今，电子集成电路(IC)的持续微型化似乎已触及根本极限。与此同时，通信带来的能耗成为计算用高性能电子IC的主导性限制，而诸如神经网络等现代计算概念进一步放大了该挑战。光子通信是解决第二重限制的有前景策略，而为以二维为主的集成电路增加第三维，则似乎是未来进一步改进IC架构的最具前景策略。对于高效的电子-光子共集成而言，CMOS兼容性至关重要。在此，我们综述在FEMTO-ST RENATECH设施中，依据这些原理利用标准光刻胶的增材光诱导聚合实现真正三维光子集成的最新结果。基于单光子和双光子聚合并结合直写激光，我们三维打印了空气包层与聚合物包层光子波导。此类电路的一个重要应用是光学神经网络的互连，其中三维集成实现了网络规模相对其几何尺寸的可扩展性。特别地，通过flash-TPP——一种结合整体单光子与高分辨双光子聚合的制造工艺——我们展示了长达6 mm、低插入(~0.26 dB)与传播(~1.3 dB/mm)损耗的聚合物包层阶跃折射率波导，实现了宽带低损耗(~0.06 dB分光损耗)绝热1至M耦合器，以及用于更密集集成的紧约束空气包层波导。通过在标准半导体样品上稳定打印此类集成光子电路，我们展示了该概念的CMOS兼容性。由此，我们为混合光子与电子组件的可扩展集成铺就了一条有前景的未来路径。
引用
@article{arxiv.2301.00983,
title = {Additive 3D photonic integration that is CMOS compatible},
author = {Adria Grabulosa and Johnny Moughames and Xavier Porte and Muamer Kadic and Daniel Brunner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.00983},
year = {2023}
}