為了滿足通信網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)高效、可調(diào)諧光學(xué)材料的日益增長(zhǎng)的需求，阿布扎比紐約大學(xué)光子學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室（PRL）的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種新型二維（2D）材料，這種材料能夠以極高的精度和最小的損耗操縱光。

可調(diào)諧光學(xué)材料（TOMs）正在徹底改變現(xiàn)代光電子技術(shù)，即檢測(cè)、產(chǎn)生和控制光的電子設(shè)備。在集成光子電路中，精確控制材料的光學(xué)特性對(duì)于開啟光操縱領(lǐng)域的突破性和多樣化應(yīng)用至關(guān)重要。

二維材料，如過渡金屬二硫化物（TMDs）和石墨烯，對(duì)外部刺激表現(xiàn)出非凡的光學(xué)響應(yīng)。然而，如何在短波紅外（SWIR）區(qū)域?qū)崿F(xiàn)獨(dú)特的調(diào)制，同時(shí)在緊湊的空間內(nèi)保持精確的相位控制和較低的信號(hào)損耗，一直是個(gè)難題。

在一篇題為“基于鐵離子2D材料的復(fù)合硅光子學(xué)中的光電調(diào)諧”（Electro-Optic Tuning in Composite Silicon Photonics Based on Ferroionic 2D Materials）的新論文中，由研究科學(xué)家加達(dá)-杜沙克（Ghada Dushaq）和電氣工程副教授兼 PRL 實(shí)驗(yàn)室主任馬哈茂德-拉拉斯（Mahmoud Rasras）領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)展示了利用鐵離子二維材料 CuCrP2S6 (CCPS) 進(jìn)行主動(dòng)光操縱的新途徑。

圖片:researchers-develop-ne-13.jpg

CCPS的結(jié)構(gòu)特征

通過將首創(chuàng)的二維原子級(jí)薄材料集成到硅芯片上的微環(huán)結(jié)構(gòu)中，該團(tuán)隊(duì)提高了設(shè)備的效率和緊湊性。

當(dāng)這些二維材料被集成到硅光學(xué)器件上時(shí)，它們就能在不產(chǎn)生任何衰減的情況下精細(xì)調(diào)節(jié)傳輸信號(hào)的光學(xué)特性。這項(xiàng)技術(shù)有望徹底改變環(huán)境傳感、光學(xué)成像和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等對(duì)光靈敏度要求極高的領(lǐng)域。

Rasras說：“這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)可精確控制折射率，同時(shí)最大限度地減少光損耗，提高調(diào)制效率，并減少占地面積，使其適用于下一代光電子技術(shù)。從相控陣和光學(xué)開關(guān)到環(huán)境傳感和計(jì)量、光學(xué)成像系統(tǒng)以及光敏人工突觸中的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)，都有一系列令人興奮的潛在應(yīng)用。”

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論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01432-2