科技日報北京9月14日電 （記者劉霞）日本京瓷公司與東北大學電氣通信研究所科學家開發出一種新型激光退火技術。它隻加熱需要處理的區域，便能把光隔離器直接集成到硅光子芯片上，而不傷及周邊組件。相關論文發表於電氣電子工程師學會旗下學術期刊《IEEE Access》。

生成式人工智能等數據密集型技術不斷演進，數據中心既要少耗能，又要多處理信息。硅光子芯片能用光高效傳輸數據，正好派上用場。硅光子芯片對於共封裝光學（CPO）也很重要。CPO將光學電路和電子電路集成在同一塊芯片上，能夠縮短信號傳輸距離，降低信號損耗及功耗，被視為下一代數據中心光互連的關鍵發展方向。

不過，在這些芯片內的光學電路中，總有部分光會反射回激光源，從而降低性能。光隔離器讓光僅單向通過，可擋住這類反射。隨著光學電路越做越小、集成度越來越高，對能直接集成在硅光子芯片上的光隔離器的需求也水漲船高。這類隔離器通常依賴磁光石榴石晶體，但后者必須加熱到600℃以上才能具備所需性能。可若把整塊芯片都加熱到如此高溫，電極、布線和其他組件都會受損。解決之道是隻加熱磁光石榴石，不讓芯片其余部分過熱。

為此，團隊開發出一種單片集成技術：用激光退火，隻加熱芯片上需要處理的那一小塊區域，把光隔離器直接集成在硅光子芯片上。激光退火，是用高能激光束快速加熱、冷卻材料表面，從而改變其微觀結構或表面狀態的工藝。

具體而言，近紅外激光隻對准應放置光隔離器的區域。該區域約700微米×700微米，內有磁光石榴石薄膜。局部高溫使石榴石結晶，賦予其抑制反射光所需的特性。借助這項技術，團隊制出一種基於光干涉的器件，並在實驗中証明它能起到光隔離器的作用。他們對比了正向傳輸的信號光與反向傳輸的反射光的輸出。結果顯示，在光通信波長范圍內，反射光減少了約95%。電子顯微鏡觀測結果還証實，激光照射區域的磁光石榴石已在硅波導上成功結晶。

【總編輯圈點】

為了防止光“走回頭路”拖累性能，需要給硅光子芯片安裝一種單向門——光隔離器。但是，做單向門的材料需要歷經600℃高溫淬煉，芯片上的電極、布線卻無法耐受高溫。此次，研究團隊採用了新方式，隻給目標區域“開小灶”，讓材料就地結晶，芯片其余部位毫發無損。實驗中，光通信波段的反射光被削弱約95%。這項技術讓光隔離器從“外挂配件”變成“原生組件”，體積更小、損耗更低。而且，這種定點加熱的思路，也可以應用到其他精密制造領域。