新兴宽带隙超低损耗集成光子学的太空兼容性

集成光子学彻底改变了光通信、传感和计算，为尺寸和有效载荷受限的航天器提供了小型化和轻量化的解决方案。基于超低损耗集成光子平台的新型芯片级仪器（包括激光器、频率梳和原子阱）已为太空应用而开发。因此，量化超低损耗光子集成电路（PICs）的太空兼容性，特别是其抗辐射性能，至关重要。本研究实验评估了超低损耗 Si$_3$N$_4$、4H-SiC 和 LiNbO$_3$ PICs 在强 $\gamma$ 射线和高能质子辐照下的抗辐射性能。结果表明，总通量为 $1.1 \times 10^{10}$ $\mathrm{p/cm^2}$ 的质子辐照并未显著增加这些 PICs 的光学损耗或改变其折射率，而累积剂量为 1.2 Mrad 的 $\gamma$ 射线辐照仅略微增加了其光学损耗。这些发现为超低损耗 Si$_3$N$_4$、4H-SiC 和 LiNbO$_3$ PICs 具有优异的太空兼容性提供了初步证据，凸显了它们在紧凑轻量化太空系统中的潜力。