Учёные разработали метод сборки фотонных микросхем из несовместимых кристаллических материалов. Вместо выращивания одного материала поверх другого — процесс, создающий дефекты на границах структур — они производят качественные кристаллы отдельно, затем отделяют от них ультратонкие плёнки и переносят их на готовый кремниевый чип. Пленки удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, позволяя комбинировать материалы, которые невозможно выращивать непосредственно друг на друге.
В фотонных чипах кремний и нитрид кремния хорошо справляются с созданием миниатюрных каналов для света, но не могут одновременно управлять его параметрами, блокировать отражения и улавливать излучение разных волн. Модульный подход решает эту проблему, добавляя материалы с нужными оптическими, электрическими или магнитными свойствами именно в те места, где они необходимы.
Титанат бария реагирует на электрическое поле, быстро меняя оптические свойства. Электрооптический модулятор из него показал пропускную способность свыше 23 ГГц и коэффициент Поккельса выше 1290 пм/В. Феррит кобальта благодаря магнитным свойствам управляет направлением света и создаёт оптический изолятор — компонент, пропускающий сигнал в одну сторону и блокирующий отражение, которое могло бы помешать лазеру и чувствительным элементам.
Арсенид галлия и нитрид галлия на одной кремниевой схеме расширили диапазон обнаружения от ультрафиолета до ближнего инфракрасного света. В отдельных экспериментах титанат бария и феррит кобальта уложили слоями на один кольцевой резонатор, объединив электрическое и магнитное управление светом в одном элементе.
Метод проверен на опытных образцах; до промышленного производства пока не дошло. Но модульная сборка устраняет одно из главных ограничений фотоники: разработчикам больше не требуется найти единый материал, одинаково хорошо решающий все задачи одновременно. Авторы видят применение подхода в фотонных вычислениях, оптических соединениях для искусственного интеллекта, датчиках и квантовых устройствах.
