激光网3月27日消息，华中科技大学的研究人员提出了一种像素化可编程光子集成电路，该电路具有创纪录的20级相变材料中间态。
这项工作发表在《国际极限制造杂志》上，可以为激光诱导的PCM在神经形态光子学、光学计算和可重构超表面中的应用铺平道路。
华中科技大学机械科学与工程学院通讯作者朱金龙教授解释道：“基于可编程相变材料的PIC和超表面的研究主要利用了热退火和电热开关。相比之下，具有自由空间激光开关的多级相变材料在相位调制方面提供了显著增强的灵活性。
可编程 PIC 已成为光通信、传感器和光子神经网络等各个领域的强大平台。由于折射率对比度大在硫族化物相变材料的非晶态和结晶态之间，研究人员研究了纳米光子平台中的相变材料以执行可编程光学功能。
虽然在非晶态和结晶态的低损耗相变材料方面取得了重大研究进展，但对微米级多能级中间态的研究仍处于起步阶段。基于可编程相变材料的PIC和超表面的研究主要利用热退火和电热开关。
因此，使用具有自由空间激光开关的多级相变材料进行相位调制的可编程 PIC 和超表面在相位调制中具有超高灵活性的报道很少被报道。
研究人员研究了单个Sb的激光写入多级中间状态2S3元素在微观尺度上。通过优化激光脉冲的功率和数量，实现单Sb2S3的20级中间状态像素在120~320脉冲范围内实现。相变像素的直径约为1.2μm，这是由聚焦激光引起的。
通过利用微米级激光书写系统实现的多级中间状态，研究人员模拟了Sb2S3在可编程Mach-Zehnder干涉仪中基于移相器，并证明它可以在785 nm波长下实现π的30级相移精度。通过这种方式，仿真证明了超大规模像素化非易失性可编程PIC的可用性。
The Sb2S3-基于矩阵的可编程光子集成电路可以对通用可编程光子电路和光子神经网络产生积极影响。此外，激光诱导可编程器件的应用为神经形态光子学、光学计算和可重构超表面开辟了大门。
研究人员正在继续这项工作，将像素化可编程相变材料应用于可编程光子集成电路和超表面。
