在光通信、計算、光探測和測距、傳感和成像方面，集成光子芯片具有巨大的應用潛力，可提供的數據通量和低功耗。關鍵目標之一是建立單片的片上光子系統，將光源、處理器和光電探測器集成在一個芯片上。然而，由于材料工程、芯片集成技術和設計方法的限制，這仍然具有挑戰性。鈣鈦礦具有制作簡單、晶格失配容忍度高、帶隙可調、成本低等優點，有望與硅光子學實現異質集成。
北京大學和浙江大學研究人員在Nature Photonics上發文，提出并在實驗上實現了基于鈣鈦礦/氮化硅光子平臺的近紅外單片片上光子系統，開發了集成高效發光二極管、高性能處理器和靈敏光電探測器的納米異質集成技術。
第一作者：Kun Liao, Yaxiao Lian, Maotao Yu, Zhuochen Du, Tianxiang Dai.通訊作者：C. T. Chan, Rui Zhu, Dawei Di, Xiaoyong Hu通訊單位：北京大學，浙江大學Hetero-integrated perovskite/Si3N4 on-chip photonic system. 異質集成的鈣鈦礦/Si3N4片上光子系統。
圖1: 鈣鈦礦/Si3N4片上光子系統的單片異質集成方案。
圖2: 單片異質集成鈣鈦礦/Si3N4片上光子系統的表征。
圖3: 2D無序Su–Schrieffer–Heeger，SSH模型中，平均手性位移averaged mean chiral displacement，AMCD計算。
圖4: 非線性拓撲模型中，時間相關光子模擬。
圖5: 邊緣檢測和圖像分類任務。
實現了光子神經網絡，以執行光子模擬和計算機視覺任務。這一神經網絡有效地預測了二維無序Su–Schrieffer–Heeger模型中的拓撲不變量，并模擬了平均保真度為87%非線性拓撲模型。在邊緣檢測中，實現了超過85%測試精度，在CIFAR-10數據集上，利用按比例放大的架構，實現了56%測試精度。
這項工作，解決了在芯片上集成各種納米光子元器件的挑戰，為芯片集成多功能光子信息處理，提供了很有前景的解決方案。
參考文獻： 中國光學期刊網
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