新型光学芯片技术将背向反射光降低95%，有望改善高速数据中心网络。

京瓷与日本东北大学开发的一项新光学芯片技术，通过将背向反射光减少约95%，可能有助于解决高速数据中心中一个日益严重的问题。

该技术利用激光退火，将光隔离器直接集成到硅光子芯片上。激光退火是一种只加热目标区域、而不是让整个芯片暴露在高温下的工艺。

这一点很重要，因为光隔离器可以防止光反向传回激光源。反射光会干扰激光器，并降低光通信系统的性能。

随着AI工作负载推动数据中心传输越来越多信息，硅光子技术正被开发出来，以提供更快、更节能的连接。该技术使用光而非电信号来传输和处理数据。

激光加热解决集成难题

光隔离器通常依赖磁光石榴石，这是一种晶体材料，需要加热到约600摄氏度或更高，才能形成抑制反射光所需的特性。

然而，将整个硅光子芯片加热到该温度，可能会损坏其电极、布线和其他组件。京瓷和东北大学通过将近红外激光仅照射到正在形成隔离器的区域，解决了这一问题。

激光聚焦在约700×700微米的区域。这种局部加热使磁光石榴石结晶，同时不会让周围的硅光子电路承受相同的热负荷。

这种方法可能更容易将光隔离器与紧凑型光电路和共封装光学（CPO）集成。CPO将光学和电子元件置于同一半导体封装内，从而缩短信号路径，并可能降低信号损耗和功耗。

对于光链路而言，随着系统变得更小、集成度更高，让光保持沿预期方向传输变得越来越重要。因此，直接制造的光隔离器可以为未来高速网络中使用的紧凑型光子电路消除一个关键集成障碍。

芯片阻断光干扰

研究人员在硅波导上制备了一个光隔离器，并测试了它区分正向传输光和背向反射光的能力。

该器件在光通信波长范围内实现了13.6分贝的隔离比。据研究人员称，这相当于背向反射光减少了约95%。

电子显微镜还显示，经激光处理的磁光石榴石已在硅波导上正确结晶，这支持了实验中展示的器件工作。

这一结果建立在京瓷和东北大学早期工作的基础上，他们此前致力于开发可直接集成到光电路上的光隔离器。

两家机构现在的目标是改进这项技术，降低光学损耗、提高效率，并使该工艺更适合大规模生产。

如果这些改进得以实现，直接集成的光隔离器可能在未来高密度光学系统中得到应用，尤其是在数据中心采用更多硅光子技术和CPO来应对日益增长的AI相关工作负载之际。

该研究发表在《IEEE Access》上。

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