В Квантум Парке МГТУ им. Н.Э. Баумана создан первый интегральный электрооптический модулятор для фотонной платформы на нитриде кремния. Устройство создано в Научно-образовательном центре «Функциональные Микро/Наносистемы», который является совместным проектом университета и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова».
Нитрид кремния считается одной из наиболее перспективных платформ для создания фотонных интегральных схем благодаря низким потерям сигнала. Это делает его идеальным кандидатом для работы с одиночными фотонами и использования в квантовых вычислениях. Однако до последнего времени главной проблемой оставалась невозможность быстрого управления сигналом непосредственно на чипе. Традиционные электрооптические модуляторы изготавливались из ниобата лития и имели большие размеры, что затрудняло их интеграцию.
Разработанное устройство решает эту задачу. Его ключевым элементом стал активный слой из прозрачного проводящего оксида — оксида индия-олова толщиной всего 10–20 нанометров. Этот материал обладает выраженным электрооптическим эффектом: при подаче электрического напряжения изменяется концентрация носителей заряда, что ведет к изменению оптических свойств и позволяет управлять прохождением сигнала.
Модулятор имеет полосу пропускания выше 1 ГГц, размер менее 10 микрометров и низкий уровень вносимых потерь — 5,7 дБ. Такие характеристики позволяют применять его в широком спектре высокотехнологичных систем: от беспилотных комплексов и центров обработки данных до устройств связи нового поколения и фотонных квантовых вычислителей.
Работа над проектом ведется с 2018 года. Ученым удалось разработать оригинальный метод синтеза ультратонких пленок и формирования многослойных структур, обеспечивающий стабильные характеристики материала. В перспективе создаваемая платформа со сверхнизкими потерями может стать доступной для заказчиков по всей России.