近日，由我校国家微纳器件与信息系统创新引智基地负责人、通信与信息工程学院王永进教授带领的全国高校黄大年式教师团队在同质集成光电子芯片领域再次取得重大突破。
国内研发团队和2014年诺贝尔物理学奖得主Hiroshi Amano教授合作，采用硅衬底氮化物晶圆，研发出同质集成发射、传输和接收器件的芯片，采用光子进行芯片内的双工通信，并实现了基于音频的双工通信系统演示，相关成果于10月31日发表在《Light：Science & Applications》上。
作为发光器件，电子注入量子阱二极管时，器件发生电光转换而发光；作为光探测器件，量子阱二极管器件吸收高能光子，发生光电转换而生成光电流。王永进教授首先发现由于量子阱二极管发光谱和探测响应谱重叠区，量子阱二极管器件同时存在电光、光电转换，出现量子阱二极管光发射和探测共存现象（王氏效应），阐明了量子阱二极管发光和探测共存现象的物理机制。因此，具有相同量子阱结构的量子阱二极管器件可以采用相同的工艺流程制备在同一块芯片上。通过波导互联，实现同质集成光电子芯片。量子阱二极管器件同时作为收发器件，采用光子实现芯片内的信息双向传输，通过自干扰消除法分离发送和接收信息，提高了通信系统的吞吐量。芯片采用光子取代电子进行数据的传输，能够有效应对高密度集成芯片的能耗和热效应问题，为化合物光电子信息时代处理器光互连存储器系统提供了物理支撑和芯片基础。
该研究工作以“Full-duplex light communication with a monolithic multicomponent system”为题在《Light：Science & Applications》杂志在线发表。该工作进一步确立了我国在该领域的国际引领地位。
基于同质集成光电子芯片的双工音频通信示意图