OFC2026：光子芯片技術(shù)可操控可見(jiàn)光至電信波長(zhǎng) 損耗接近光纖

  ICC訊  2026年3月9日消息，研究人員已研發(fā)出一種新型光子芯片技術(shù)，其導(dǎo)光效率幾乎與光纖相當(dāng)。通過(guò)將光纖級(jí)性能集成到硅芯片上，他們證明了光線可以在從紫光到電信波長(zhǎng)的寬光譜范圍內(nèi)被精準(zhǔn)控制，且損耗極小、穩(wěn)定性極佳。

  加州理工學(xué)院的Kellan Colburn將在2026年光纖通信會(huì)議暨展覽會(huì)（OFC）上展示這項(xiàng)研究。該展會(huì)是全球最大的年度光網(wǎng)絡(luò)和通信專業(yè)人士聚會(huì)，將于2026年3月15日至19日在洛杉磯會(huì)展中心舉行。

  Colburn表示：“通過(guò)將寬光譜范圍內(nèi)的光纖級(jí)性能集成到芯片上，這項(xiàng)新技術(shù)可用于制造緊湊型光子量子計(jì)算機(jī)和量子網(wǎng)絡(luò)，降低服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施的能耗，改進(jìn)使用可見(jiàn)光的生物醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器提供輕量化光子引擎，并實(shí)現(xiàn)便攜式精密計(jì)時(shí)和導(dǎo)航系統(tǒng)?！?

  這項(xiàng)研究的共同第一作者Hao-Jing Chen表示：“許多新興技術(shù)依賴于在可見(jiàn)光光譜范圍內(nèi)工作的穩(wěn)定多波長(zhǎng)光源，例如片上原子/離子控制。然而，這在芯片上很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谳^短波長(zhǎng)下?lián)p耗會(huì)急劇增加?！?

  為克服這一挑戰(zhàn)，研究人員開(kāi)發(fā)了一種CMOS兼容工藝，該工藝允許使用半導(dǎo)體制造技術(shù)制造摻鍺石英。這種材料因其極低的吸收率，常被用于制造光纖。

  這個(gè)新平臺(tái)在可見(jiàn)光和近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)提供了顯著更低的光損耗，同時(shí)還支持芯片上的大光模面積，這使得芯片和光纖之間能夠?qū)崿F(xiàn)近乎完美的折射率和尺寸匹配。大光模面積還減少了熱噪聲的影響，使電路內(nèi)的激光相干性顯著提高。

  Colburn說(shuō)：“我們的研究展示了一條清晰的路徑，可將傳統(tǒng)上局限于光纖的技術(shù)轉(zhuǎn)化為可擴(kuò)展的半導(dǎo)體制造平臺(tái)。假以時(shí)日，這可能會(huì)催生更小的醫(yī)療設(shè)備、無(wú)需GPS的更精確導(dǎo)航、更快的通信以及基于光子芯片的新型消費(fèi)技術(shù)?！?

  為精確測(cè)量這種新材料平臺(tái)的光損耗，研究人員用它制造了片上光環(huán)諧振器。這些器件在每個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)下都實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1.8億的極高光學(xué)品質(zhì)因數(shù)，這對(duì)應(yīng)于電信波段中低于0.1 dB/m的波導(dǎo)損耗。

  日本NTT公司的OFC程序主席Takashi Matsui表示：“這項(xiàng)研究展示了超低損耗鍺硅集成電路如何在芯片上實(shí)現(xiàn)光纖級(jí)波導(dǎo)性能。在458至1550納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)亞分貝/米級(jí)損耗和超高品質(zhì)因數(shù)諧振器，是向精密和量子光子學(xué)先進(jìn)集成平臺(tái)邁出的重要一步。”

  研究人員還利用這個(gè)新平臺(tái)構(gòu)建了各種復(fù)雜的光子系統(tǒng)，包括色散工程單環(huán)孤子微梳、通過(guò)同時(shí)光和聲限制增強(qiáng)的布里淵激光器，以及具有赫茲級(jí)線寬的自注入鎖定半導(dǎo)體激光器。

  他們還表明，在藍(lán)光、綠光和紅光波長(zhǎng)下，與之前的記錄結(jié)果相比，這個(gè)新平臺(tái)使自注入鎖定激光器的相干性提高了20分貝以上（100倍）。在這次演示中，研究人員利用一個(gè)僅幾毫米寬的器件，將線寬超過(guò)100吉赫茲的低成本多模二極管激光器，轉(zhuǎn)化為線寬約為10赫茲的單模激光器。

  研究人員表示，這種低成本激光器與代工廠兼容芯片平臺(tái)的結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的新型緊湊型超窄線寬激光器，這將徹底改變多個(gè)依賴可見(jiàn)光激光器的領(lǐng)域。

  研究人員目前正致力于改進(jìn)該平臺(tái)，進(jìn)一步降低光損耗，并利用它將更多有源組件（如激光器、放大器和電光器件）直接集成到芯片上。他們還希望利用該平臺(tái)制造用于便攜式時(shí)鐘、量子技術(shù)和傳感應(yīng)用的完整光子系統(tǒng)。

  關(guān)于OFC

  光纖通信會(huì)議暨展覽會(huì)（OFC）是全球最大的光通信和網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人士活動(dòng)，展示影響全球通信和交易方式的趨勢(shì)和技術(shù)。它是科學(xué)遠(yuǎn)見(jiàn)者和行業(yè)最大品牌建立聯(lián)系、推動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展的核心場(chǎng)所。50多年來(lái)，來(lái)自全球各地的參與者被OFC高影響力的同行評(píng)審研究、動(dòng)態(tài)的商業(yè)項(xiàng)目以及全球最大的光通信線下展覽所吸引。

  OFC由IEEE通信學(xué)會(huì)（IEEE/ComSoc）和IEEE光子學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦，由Optica聯(lián)合主辦并管理。

  OFC將于2026年3月15日至19日在美國(guó)加利福尼亞州洛杉磯的洛杉磯會(huì)展中心舉行。如需了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)OFCConference.org。

  原文：https://www.ofcconference.org/news-media/news-releases/2026/photonic-chip-technology-manipulates-visible-to-telecom-wavelengths-with-losses-approaching-fiber-op/

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