芯片級非互易性對推動集成光子學發展至關重要,特別是在實現用于數據通信、信號調制和量子計算的光學環形器和隔離器方面。然而,開發兼具小尺寸、高隔離比、低損耗和主動調控能力的非互易硅基芯片仍具挑戰。鑒于此,美國圣母大學Ranjan Singh等報道了一種基于磁光材料銻化銦(InSb)集成谷霍爾系統的非互易拓撲硅基芯片。通過同時打破時間反演和空間反演對稱性實現的谷守恒非互易模式,使超緊湊高效的非互易光子器件性能超越傳統芯片。
本文要點:
(1)實驗通過精細調控拓撲腔的非互易臨界耦合點(芯片尺寸僅6.4×2.5λ2),實現了64.3 dB的最大隔離比和2.6 dB的低損耗。
(2)采用全光調控方法可主動將隔離比從0 dB調至48 dB。該非互易拓撲硅基芯片的研制為通信系統、激光雷達、太赫茲技術、量子計算和密碼學領域帶來突破性進展。
R. Jia, T. C. Tan, S. S. Mishra, W. Wang, Y. J. Tan, R. Singh, On-Chip Active Non-Reciprocal Topological Photonics. Adv. Mater. 2025, 2501711.
https://doi.org/10.1002/adma.202501711