美国哥伦比亚大学集成光子学新突破:薄膜铂电阻器兼具测温功能
2025-11-07 11:47
来源:哥伦比亚大学工程与应用科学学院
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集成光子学产业规模庞大,却面临硬件对温度敏感的挑战。光子器件作为数据中心关键组件,利用光传输处理数据,优势显著。然而,温度过高或过低会干扰其光子特性,限制更广泛应用。当前先进计算设施虽能避免大型电子温度传感器带来的问题,但温度计一直是光子芯片的潜在组成部分。

1 / 1将一个电阻值随温度变化的薄膜金属电阻器直接放置在高品质因子微腔上方,即可作为片上电阻温度计。

哥伦比亚大学工程学院研究人员在《自然·光子学》发表新论文,发现薄膜金属电阻器的新用途。这种通常用于热调谐光子器件的电阻器,还能测量温度。这一特性有望使外部温度传感器不再必要,助力集成光子学潜力释放。亚历山大·盖塔教授称,此技术提供简单方法,与代工厂兼容,或近期应用于大规模光子集成电路。

光子虽强大,但光子脆弱,温度微小变化就能使其相位偏移、改变共振频率。环境温度和共封装电路产生的热量都会干扰光子学。集成光子学产业目标是将电路和光子电路集成在同一芯片,但跟踪光子芯片温度过程复杂,需外部设备,阻碍缩小尺寸。

哥伦比亚大学研究人员找到常见组件新用途。十多年来,业内人士集成铂薄膜到硬件,其起电阻器作用,控制电压可改变谐振频率。块状铂长期用作极端环境温度传感器。博士后研究员达查发现铂电阻与温度的联系,集成铂电阻器对温度依赖性强,可作温度读数。团队记录了集成温度计稳定微型光子腔的实用性,成功将激光器频率保持在所需波长皮米级范围两天以上,且腔体稳定无需光电探测。

该温度计与平台无关,适用于不同材料和芯片配置,可帮助稳定硅环形调制器,对新兴量子器件也至关重要,有望缩小低温室尺寸。达查称,热问题一直是该领域难题,此工作是实现大规模光子器件运行的第一步。

更多信息: Sai Kanth Dacha 等人,《基于集成测温的频率稳定纳米光子微腔》,《自然·光子学》(2025)。期刊信息: 《自然·光子学》

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