美国科学家成功制造了新型芯片级激光隔离器，可用于半导体领域

激光是一种变革性的设备，但一项技术挑战阻碍了它们的发展。它们发出的光会反射回激光器本身，使激光器不稳定甚至失效。在现实世界中，这一挑战可以使用拥有磁性阻挡特性的大型设备解决。然而，在芯片这种规模上，工程师们希望激光有朝一日能改变计算机电路，但事实证明，有效的芯片级隔离器是难以实现的。 　　在这样的背景下，美国的研究人员表示，他们已经创造了一种简单有效的芯片级隔离器，可以放置在一层比一张纸薄数百倍的半导体材料中。“芯片级隔离是光子学面临的巨大挑战之一。”美国某大学电气工程教授说，她是12月1日发表在《自然光子学》杂志上的这项研究的高级作者。 　　“每一台激光器都需要一个隔离器，以防止背反射激光进入激光器并破坏激光器的稳定。”他补充道，该设备对日常计算有极大的影响，也一定会影响下一代技术，比如量子计算。“而纳米级隔离器很有前途，原因有几个。首先，这种隔离器是被动的。它不需要外部输入、复杂的电子设备或磁性技术挑战，这些都阻碍了芯片级激光器的发展。这些额外的机制产生了过于笨重的设备，并且可能会导致电干扰，从而损害芯片上的其他组件。另一个优点是，新的隔离器也由常见的和众所周知的半导体基材料制成，可以使用现有的半导体加工技术制造，从而有可能简化其大规模生产的道路。” 　　其实新隔离器的形状像一个环。它由氮化硅制成，氮化硅是一种基于最常用的半导体硅的材料。强大的主激光束进入环，光子开始沿顺时针方向围绕环旋转。同时，一束反向反射的光束将以相反的方向返回到环中，以逆时针方向旋转。 　　另一位共同作者表示：“我们注入的激光能量循环了很多次，这使我们能够在环内积累能量。这种不断增加的能量改变了较弱的光束，而较强的光束继续不受影响。而且只有反射光，被有效地抵消了。然后，主激光器离开环，并沿所需方向隔离。” 　　科学家们已经建立了一个原型作为概念证明，并能够将两个环形隔离器串联起来，以实现更好的性能。“下一步包括研究不同频率光的隔离器，以及在芯片规模上更紧密地集成组件，以探索隔离器的其他用途并提高性能。”科学家们解释说。