近日，南开大学物理科学学院87级校友孔勇发教授、84级物理校友许京军教授团队在光子集成回路（PIC）领域取得重要进展。该团队通过局域热扩散技术，成功制备了单片式有源-无源绝缘体上铌酸锂（LNOI）光子集成平台，为多功能、高性能光子器件的大规模集成提供了关键解决方案。相关成果以《A Monolithic Active-Passive LNOI Photonic Integration Platform via Localized Thermal Diffusion》为题，发表在国际光学顶级期刊《Laser Photonics Reviews》。
在集成光学领域，LNOI材料凭借低损耗、高密度集成和多功能等特性，成为备受关注的理想平台。一个完整的光子集成平台应同时包含光的产生、传输、控制及探测等功能器件，然而，目前广泛关注的名义纯铌酸锂薄膜属于间接带隙材料，无法实现电致发光。尽管稀土掺杂铌酸锂可以实现光泵发光，但也带来吸收损耗问题。异质有源无源集成或拼接掺杂与名义纯LNOI薄膜的方式，都存在界面损耗大、精度要求高且难以灵活控制有源区域等局限，严重制约基于LNOI大规模多功能光子集成的发展与应用。
针对这些难题，南开大学研究团队另辟蹊径，创新性地采用局域热扩散技术，在单片LNOI上实现有源与无源区域的定制化集成。该技术通过磁控溅射与高温热处理等工艺，实现特定离子在LNOI薄膜中的精准扩散与分布。有源-无源器件的单片集成大幅降低多功能集成对复杂、高精度、昂贵设备的依赖，大幅度较低了成本，从根源上解决了界面损耗和系统性稳定性问题。
局域定制有源-无源LNOI的制备流程及有源-无源器件集成
基于该薄膜铌酸锂光子集成平台开发的放大器辅助的激光器，展现出良好的功能兼容性与稳定性。这一成果不仅为LNOI器件的设计制造提供了全新范式，更为光通信、微波光子学、量子光学等前沿领域的发展提供了关键技术支撑，在推动LNOI集成光子学产业化进程中具有重要意义。
本工作由南开大学独立完成，南开大学博士生牛彬雯、张宇琦为共同第一作者，郑大怀、刘宏德副教授、孔勇发和许京军教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、天津市自然科学基金以及教育部长江学者创新团队发展计划的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/lpor.202500651
免责声明：本文旨在传递更多科研资讯及分享，所有其他媒、网来源均注明出处，如涉及版权问题，请作者第一时间后台联系，我们将协调进行处理，所有来稿文责自负，两江仅作分享平台。转载请注明出处，如原创内容转载需授权，请联系下方微信号。
