在光通信、计算、光探测和测距、传感和成像方面，集成光子芯片具有巨大的应用潜力，可提供的数据通量和低功耗。关键目标之一是建立单片的片上光子系统，将光源、处理器和光电探测器集成在一个芯片上。然而，由于材料工程、芯片集成技术和设计方法的限制，这仍然具有挑战性。钙钛矿具有制作简单、晶格失配容忍度高、带隙可调、成本低等优点，有望与硅光子学实现异质集成。
北京大学和浙江大学研究人员在Nature Photonics上发文，提出并在实验上实现了基于钙钛矿/氮化硅光子平台的近红外单片片上光子系统，开发了集成高效发光二极管、高性能处理器和灵敏光电探测器的纳米异质集成技术。
第一作者：Kun Liao, Yaxiao Lian, Maotao Yu, Zhuochen Du, Tianxiang Dai.通讯作者：C. T. Chan, Rui Zhu, Dawei Di, Xiaoyong Hu通讯单位：北京大学，浙江大学Hetero-integrated perovskite/Si3N4 on-chip photonic system. 异质集成的钙钛矿/Si3N4片上光子系统。
图1: 钙钛矿/Si3N4片上光子系统的单片异质集成方案。
图2: 单片异质集成钙钛矿/Si3N4片上光子系统的表征。
图3: 2D无序Su–Schrieffer–Heeger，SSH模型中，平均手性位移averaged mean chiral displacement，AMCD计算。
图4: 非线性拓扑模型中，时间相关光子模拟。
图5: 边缘检测和图像分类任务。
实现了光子神经网络，以执行光子模拟和计算机视觉任务。这一神经网络有效地预测了二维无序Su–Schrieffer–Heeger模型中的拓扑不变量，并模拟了平均保真度为87%非线性拓扑模型。在边缘检测中，实现了超过85%测试精度，在CIFAR-10数据集上，利用按比例放大的架构，实现了56%测试精度。
这项工作，解决了在芯片上集成各种纳米光子元器件的挑战，为芯片集成多功能光子信息处理，提供了很有前景的解决方案。
参考文献： 中国光学期刊网
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