硅光子学光子：声子转换器可使雷达传感器更灵敏
2016-01-17 09:35:16   来源：微迷   评论：0   点击：

来自耶鲁大学、美国桑迪亚国家实验室和德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家建立了一个装置，通过将激光光子（振子）与声子耦合，使集成硅光子电路对射频（RF）信息做出高效的信号处理，如雷达数据。

由于声子按照声速而不是光速进行传输，速度较慢，使数据可被高保真的存储、过滤，并有非常小尺度的延迟。射频滤波器将构成光谱仪的基础，将让用户“看到”能量在很宽的光谱范围内放置在不同的频段。

这个创新的、非常薄的过滤器结构还处于实验室阶段。完全用激光器、调制器、探测器和电池组成的演示系统，应该比一台电脑的硬盘稍大些，重量只有几磅，并可在三至五年成为现实。

研究人员采用纳米光学机械耦合的方法，将光（频率为20 GHz，且容易扩展到100 GHz）提供的高带宽与声子滤波器提供的线性和尖锐共振结合。这个光子——声子转换能量由高分辨率的滤波器响应抵消，在很宽的频率范围内表现出非常小的信号失真，桑迪亚国家实验室负责领导工作的查尔斯·赖因克说。

制备一个声子晶体需要的薄膜材料，在这种情况下，为氮化硅（SiN），并通过声子晶体的晶格对其力学性能进行修改。对于过滤系统来讲，两种材料是关键：SiN形成的膜以传播声子信号，硅形成光波导。这个双系统将单独采用声学和光学特性的设备性能进行了优化。

光子声子器件还可以整合芯片上的光电探测器和其他电子产品。

这项工作是由桑迪亚国家实验室指导研究和发展办公室发起，目前受到美国国防先期研究计划局（DARPA）近500万美元的资助。