激光退火，硅光芯片集成光隔离器

京瓷与东北大学电气通信研究所（RIEC）共同开发出一项新技术，借助激光退火将光隔离器直接集成到硅光芯片上。激光退火是利用激光实现局部热处理的工艺。

随着生成式AI以及其他数据密集型技术持续发展，数据中心需要在降低能耗的同时处理更多信息。硅光子技术依靠光实现高效数据传输，可以为此提供助力。硅光子对于光电共封装技术同样十分重要，该技术将光路与电路集成在同一个半导体封装内，以此缩短信号路径、降低信号损耗、减少功耗。

但在光路系统中，部分光线会反射回激光器光源，造成性能下降。光隔离器只允许光线单向传输，能够避免该问题。随着光学电路不断小型化、集成度持续提升，市场对可直接制备在硅光芯片上的光隔离器需求日益增长。

芯片上的发热难题

这类隔离器一般会用到磁光石榴石晶体材料，该材料需要加热至600摄氏度（1112华氏度）以上才能正常工作。但把整片芯片加热到如此高温，会损坏电极、布线以及其他元器件。因此技术难点在于：只对磁光石榴石进行加热，同时避免芯片其余部分过热受损。

为攻克这一难题，京瓷与东北大学开发出这套单片集成技术，通过激光退火直接在硅光芯片上制作光隔离器。该工艺仅用激光加热芯片中需要处理的特定区域。相关研究成果论文已发表于ieeexplore.ieee.org。

Taichi Goto局部激光加热可以完成磁光石榴石的热处理，且不会损伤硅光芯片。

激光对指定区域定向加热

近红外激光束仅照射尺寸约700×700微米、带有磁光石榴石薄膜的光隔离器电路区域。局部加热使石榴石完成结晶，获得抑制反射光所需的特性。不同于传统工艺在炉体中对整片芯片加热，该技术能够减少周边光路与电极受到的热影响。

研究团队利用该技术制作了一款基于光干涉原理的器件，并通过实验验证了它的光隔离器功能。团队对比了正向传输信号光和反向传输反射光的光输出情况。

测试结果显示，在光通信波段下，器件隔离度达到13.6分贝，背向反射光大约衰减95%。电子显微镜观测证实，激光照射区域内的磁光石榴石，已经在硅光波导上成功结晶。

Taichi Goto硅光芯片上的光隔离器性能测试。

商业化仍是下一道难关

京瓷与东北大学此前就已开展合作，研发可集成在光路中的光隔离器相关技术。为推动技术走向商业化，双方目标是进一步降低光损耗、提升效率，改善量产良率。两家机构将继续合作，助力构建更高效、可持续的信息社会。