【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院張彤團(tuán)隊(duì)首次研制了采用光學(xué)真延時方案的薄膜鈮酸鋰基四通道4-bit集成微波光子波束形成芯片，完成了從結(jié)構(gòu)設(shè)計到晶圓級芯片制備、再到功能驗(yàn)證的完整研究過程。相關(guān)成果以“寬帶鈮酸鋰基集成微波光子波束形成芯片”(Broadband Lithium Niobate Integrated Microwave Photonic Beamforming Chip)為題發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《激光與光子學(xué)評論》上。
 

　　在集成光學(xué)芯片小型化進(jìn)程中，鈮酸鋰憑借諸多優(yōu)勢，作為關(guān)鍵材料成為全球科研團(tuán)隊(duì)爭相研究的焦點(diǎn)。寬帶高頻微波光子雷達(dá)是目前發(fā)展的重點(diǎn)，基于微波移相器的電控波束形成網(wǎng)絡(luò)存在波束斜視問題只能支持窄帶操作，不適合寬帶雷達(dá)系統(tǒng)和寬帶無線通信。傳統(tǒng)技術(shù)對應(yīng)的微波光子波束形成組件通常體積較大、可靠性差、工作頻率較低。
 

　　在該研究中，團(tuán)隊(duì)突破性地將數(shù)十個微波光子器件，包括電光調(diào)制器、光開關(guān)、光波導(dǎo)延時線、模斑轉(zhuǎn)換器，集成在了一個15 mm×13 mm的芯片上，實(shí)現(xiàn)了大角度多波束掃描(-75.42°至77.58°內(nèi)11個不同角度)。與國際上報道的基于絕緣體上硅、Si3N4、SiO2和InP等其他波導(dǎo)材料的微波光子波束形成芯片相比，該芯片采用薄膜鈮酸鋰材料，展現(xiàn)出高頻、超寬帶延時(2-50 GHz)的顯著性能優(yōu)勢，同時具備小尺寸、低功耗的特點(diǎn)。這項(xiàng)工作推動了薄膜鈮酸鋰基多功能集成微波光子系統(tǒng)的發(fā)展，并為寬帶片上雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用開辟了道路。
 

　　高密度集成的光電芯片集成技術(shù)是芯片領(lǐng)域最為前沿和重要的發(fā)展方向，張彤教授研究團(tuán)隊(duì)以片上集成光學(xué)器件及系統(tǒng)的實(shí)用化為目標(biāo)，長期致力于將先進(jìn)的微納加工工藝技術(shù)、光電子學(xué)原理等前沿科研方向交叉結(jié)合，研制性能優(yōu)越的光電芯片，已經(jīng)取得了一系列優(yōu)異的科研成果。值得一提的是，該工作所展示的芯片在性能上已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，在國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)條件下很有希望實(shí)現(xiàn)快速的成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)步意義明顯。
 

　　該論文第一作者是東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院博士生秦妍妍和顧曉文，導(dǎo)師張彤教授為唯一通訊作者。該工作受到江蘇省前沿引領(lǐng)技術(shù)基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目(集成電路專項(xiàng)——光子芯片集成專題)和國家自然基金等科研項(xiàng)目的資助，是光電芯片領(lǐng)域的重要成果。