（文章來源：科技報告與資訊）

現代社會依賴以電子集成電路（IC）為核心的技術，但事實證明這些技術不太適合未來的應用，例如量子計算和環境傳感。光子集成電路（PIC）是電子IC的基于光的等同物，是一種新興的技術領域，可以提供更低的能耗，更快的運行速度和更高的性能。然而，當前的PIC制造方法導致所制造的器件之間有較大差異，導致產量受限，概念上的想法與工作器件之間的長時間延遲以及缺乏可配置性。埃因霍溫科技大學的研究人員設計了一種制造PIC的新工藝，以解決這些關鍵問題，

光子集成電路（PIC）通過可見光和紅外光傳送信號。折射率可調的光學材料對于可重配置的PIC是必不可少的，因為它們可以更精確地控制穿過材料的光，從而帶來更好的PIC性能。

當前的可編程PIC概念受到諸如揮發性和/或高光信號損耗等問題的困擾，這兩者都會對材料保持其編程狀態的能力產生負面影響。使用氫化非晶硅（a-Si：H）（一種用于薄膜硅太陽能電池的材料）以及相關的Staebler-Wronski效應（SWE），該效應描述了如何通過以下方式改變a-Si：H 的光學特性，埃因霍溫科技大學的研究人員設計了一種新的PIC制造工藝，該工藝解決了現有技術的不足，并可能導致通用可編程PIC的出現。

電氣工程系副教授兼該項目的研究負責人Oded Raz認為，這種方法對于PIC領域可能至關重要。“這是可重配置PIC在世界范圍內的首個演示，其中用于制造集成光學電路的所選材料正在編程中”。Mahir Asif Mohammed還指出，現有制造PIC的方法的產量通常非常低。“我們的方法可以大大提高產量”。

這種革命性的新方法可能預示著對可重構PIC進行進一步研究的浪潮的到來， “最重要的是，與目前的方法相比，原型制作的時間要短得多，而且準確得多”，Raz說。Mohammed補充說：“隨著我們繼續研究該方法，我們預計原型制作的時間將繼續減少。”

研究人員還指出，可以將加熱器放置在預曝光設備上，以允許用戶根據需要對PIC設備進行編程。相同的加熱器還可以重置設備并將其返回到易于重新編程的狀態。“我們的方法促進了材料的可重復使用和可持續使用”， Mohammed說。最重要的一點，正如Raz指出的那樣，“這種方法使用戶可以輕松地對PIC的功能進行編程，并同時糾正制造過程中的小錯誤。即只需對其進行調整就可以了！”

為了評估曝光和加熱a-Si：H的光學特性的效率，研究人員首先考慮了概念驗證實驗，他們研究了硅襯底上a-Si：H薄層的折射率變化。該材料經歷了加熱（在氮氣環境中、黑暗中持續四個小時）和光浸泡（通過在近紅外范圍內的可調諧激光器）處理的周期。實驗表明，可逆折射率變化約為0.001，這是制造可重構PIC的關鍵要求。

接下來，基于微環諧振器（MRR）的可重配置光開關也經歷了光浸泡和加熱處理的周期，也顯示出可重復的可逆性。最后，為了更好地理解可逆折射率變化的原因，研究人員檢查了一維膜結構的變化，其中顯示MRR器件開關狀態的主要起因是亞穩態體積膨脹。
（責任編輯：fqj）