隨著云客戶端使用量的快速增加，服務器計算在云硬件中找到了節(jié)約成本的動力，也推動了光子芯片的研發(fā)。與現(xiàn)有的基于磷化銦（InP）化合物半導體的解決方案相比，采用改進設備和集成方案的硅光子芯片可以更大程度上降低硬件成本。美國麻省理工學院的研究人員展示了硅光子學的新特性，同時，美國格羅方德公司已經找到了實現(xiàn)光纖硅芯片自動被動對準的解決方案，并能在較低成本下實現(xiàn)300mm晶圓性能的改善。
硅波導中的電致二階非線性效應在最近一期的自然光子學期刊中，美國麻省理工學院的研究人員提出了“硅波導中的電致二階非線性光學效應”，并針對兩種利用了該非線性效應的硅設備做了報告。設備包括一個能對光束進行數(shù)據(jù)編碼的調制器，還包括一個能將激光頻率精準調整到不同頻率的倍頻器。
資金支持該研究在美國集成光子制造創(chuàng)新中心（AIM Photonics）進行，AIM Photonics將政府、工業(yè)界和學術界聯(lián)系起來，致力于光子學的研究，以提高美國在全球范圍內的競爭力。聯(lián)邦政府投資1．1億美元，AIM Photonics、地方政府、制造公司、大學和社區(qū)等非營利組織共同資助5億美元，美國麻省理工學院電氣工程與計算機科學系副教授Michael Watts領導了硅光子學的技術革新。
打破耦合美國麻省理工學院副教授Michael Watts在一次采訪中表示：“現(xiàn)在，你可以建立一個不依賴于硅中自由載流子效應的相位調制器，硅中自由載流子效應的特點就是相位和振幅是相關聯(lián)的，你可以通過改變載流子濃度來同時改變其相位和振幅。通過二階非線性效應，我們可以打破這種耦合，也就是說我們可以制成一個純相位調制器，這在許多應用中是非常關鍵的。”
倍頻器中的P型和N型摻雜硅介質與未摻雜的硅波導相垂直，有規(guī)律地發(fā)射出特定頻段的光，波段之間的空隙被調制成特定頻率的光，通過施加在設備上的電壓實現(xiàn)對光信號的倍頻。倍頻器可以作為精密的片上光學時鐘和放大器，還能作為太赫茲安全輻射源。
美國格羅方德公司的裝配技術早在2015年美國集成光子制造創(chuàng)新中心項目剛啟動的時候，美國麻省理工學院的研究人員就已經展示了由高效環(huán)諧振器制成的光探測器，該探測器可將傳輸一比特信息所消耗的能量降低到1皮（10－12）焦耳量級，約為純電子芯片消耗能量的1／10。美國國防部研究人員Jagdeep Shah表示：“我認為格羅方德公司的45納米加工工藝是絕對的業(yè)內標準。”
如圖所示，美國IBM公司的研究人員開發(fā)了一種可在光纖不發(fā)光情況下，將12條光纖自動安裝到同一硅芯片上的新方法，而美國格羅方德公司的芯片與這種裝配技術相兼容。由于微米級的光纖必須用納米的精度進行校準，而現(xiàn)有的行業(yè)標準是將點亮的光纖進行對齊，成本較高。美國格羅方德公司利用他們?yōu)槲C電傳感器（MEMS）客戶研發(fā)的新技術，使用一個自動拾?。胖玫墓ぞ邔⒍喙饫w安裝到MEMS中進行對齊。格羅方德公司高級研究員Ted Letavic表示，這種邊緣耦合工藝已經應用于通信領域并且正在生產中。據(jù)Letavic所說，硅光子技術可能最先應用于高帶寬、中長距離的傳輸中（30米到80千米），這一波段的光譜使用率是最關鍵驅動因素。
如圖所示，美國IBM公司的研究人員開發(fā)了一種可在光纖不發(fā)光情況下，將12條光纖自動安裝到同一硅芯片上的新方法，而美國格羅方德公司的芯片與這種裝配技術相兼容。由于微米級的光纖必須用納米的精度進行校準，而現(xiàn)有的行業(yè)標準是將點亮的光纖進行對齊，成本較高。美國格羅方德公司利用他們?yōu)槲C電傳感器（MEMS）客戶研發(fā)的新技術，使用一個自動拾取－放置的工具將多光纖安裝到MEMS中進行對齊。格羅方德公司高級研究員Ted Letavic表示，這種邊緣耦合工藝已經應用于通信領域并且正在生產中。據(jù)Letavic所說，硅光子技術可能最先應用于高帶寬、中長距離的傳輸中（30米到80千米），這一波段的光譜使用率是最關鍵驅動因素。
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