在信息技术飞速发展的今天，光电集成技术已成为推动全球集成电路产业持续创新的重要力量。随着全球集成电路产业发展步入“后摩尔时代”，芯片性能提升的难度和成本不断攀升，业界急需寻找新的技术突破口。在这一背景下，中国科学院上海微系统与信息技术研究所（以下简称上海微系统所）的研究员欧欣团队与瑞士洛桑联邦理工学院Tobias Kippenberg团队合作，成功实现了钽酸锂集成光子芯片的批量制造，为光电集成技术的发展带来了新的曙光。
铌酸锂，被誉为光子时代的“光学硅”，因其出色的性能而备受瞩目。然而，在追求更高性能、更低成本的道路上，科学家们从未停止探索的脚步。欧欣团队与合作者将目光转向了钽酸锂，这种材料在双折射、透明窗口范围、抗光折变等方面展现出优于铌酸锂的潜力。更重要的是，钽酸锂薄膜的制备工艺与绝缘体上的硅（SOI）更为接近，意味着可以实现更低成本和更大规模的制造。
在这一研究中，欧欣团队采用了基于“万能离子刀”的异质集成技术，通过离子注入结合晶圆键合的方法，成功制备了高质量硅基钽酸锂单晶薄膜异质晶圆。这一技术的突破，不仅解决了钽酸锂薄膜制备的难题，更为后续的光子器件制造奠定了坚实的基础。
随后，研究团队联合开发了超低损耗钽酸锂光子器件微纳加工方法，将器件的光学损耗降低至前所未有的水平，远低于已知的晶圆级铌酸锂波导的最低损耗值。这一成果不仅展示了钽酸锂材料在光学性能上的卓越表现，更体现了研究团队在微纳加工技术上的精湛技艺。
结合晶圆级流片工艺，研究人员进一步探索了钽酸锂材料内低双折射对于模式交叉的有效抑制，并成功验证了可以应用于整个通信波段的钽酸锂光子微腔谐振器。这一技术的实现，不仅拓宽了钽酸锂光子芯片的应用范围，更为未来的光电集成系统提供了更多可能性。
值得一提的是，钽酸锂光子芯片不仅展现出与铌酸锂薄膜相当的电光调制效率，更在X切型电光平台中成功产生了孤子光学频率梳。这一成果结合了钽酸锂材料的电光可调谐性质，为激光雷达、精密测量等领域的应用提供了新的思路。
在谈及钽酸锂薄膜的优势时，欧欣研究员表示：“相较于薄膜铌酸锂，薄膜钽酸锂更易制备，且制备效率更高。同时，钽酸锂薄膜具有更宽的透明窗口、强电光调制、弱双折射、更强的抗光折变特性。这种先天的材料优势极大地扩展了钽酸锂平台的光学设计自由度。”
上海微系统所在这一领域的突破，不仅为我国在光电集成技术领域赢得了国际声誉，更为我国在全球科技竞争中赢得了先机。随着8英寸晶圆制备技术的率先攻关，我国已经为更大规模的国产光电集成芯片和移动终端射频滤波器芯片的发展奠定了核心材料基础。
展望未来，钽酸锂集成光子芯片有望在光电通信、激光雷达、精密测量等领域发挥重要作用。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，我们有理由相信，钽酸锂集成光子芯片将成为推动全球光电集成技术发展的重要力量。而上海微系统所及欧欣团队的这一突破性研究，无疑将为我们带来更多的惊喜和期待。
