光集成电路材料有望使通信设备小型化

现代通信系统通常使用光纤在设备内部或设备之间传输信号。这些设备中的集成光路将多种功能结合到一个电路中。然而，信号传输需要长光纤，使得设备难以小型化。为了解决这个问题，科学家开始测试平面波导而不是长光纤。

在隶属于美国物理学会出版集团的《应用物理学杂志》上，利兹大学的研究人员报道了激光辅助玻璃研究。该研究显示了其作为宽带平面波导放大器材料的前景。这种材料是通过用稀土元素铒掺杂一种由锌、钠和碲制成的玻璃而获得的。掺铒波导放大器本身引起了人们的注意，因为在通信技术中，铒的电子跃迁发生在1.5微米的标准波长上。

平面波导沿单一几何平面引导光。研究人员使用了一种叫做超快激光等离子体掺杂的技术。该技术使用超快激光将铒离子作为薄膜融合到二氧化硅衬底中。研究人员将高强度激光瞄准掺铒玻璃表面。这将炸掉一个小坑，产生一层由喷流形成的薄膜。

成膜过程中产生的测量结果集中在该玻璃的烧蚀阈值上。这个量描述了通过强激光照射分离原子或分子所需的最小能量。研究人员已经确定了激光束半径、激光脉冲数和铒离子掺杂剂浓度对该系统烧蚀阈值的影响。

他们发现烧蚀阈值并不取决于制造设备所需的铒离子的低掺杂浓度。该论文的作者托马斯·曼恩说，尽管研究完全集中在铒离子作为掺杂剂上，“相关的结果也可以应用到其他用超快激光处理的电介质材料上”。

研究人员还分析了玻璃爆炸形成的小凹坑的形状和特征。了解制造过程中产生的小凹坑的形态对于控制诸如孔隙率、表面积和材料散射或吸收光的能力等性能非常重要。(宗华)

相关论文信息:DOI: 10.1063/1.5040947

中国科学新闻(2018-07-30第二版国际版)