北京大學教授王興軍課題組和美國加州大學圣芭芭拉分校教授John E. Bowers課題組在世界上首次報道了由集成微腔光梳驅動的新型硅基光電子片上集成系統(tǒng)。相關研究5月18日在線發(fā)表于《自然》。

       王興軍告訴《中國科學報》，這個工作是集成光梳和硅光的完美結合，它打通了光梳從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”，讓這項技術走向大規(guī)模應用成為可能。同時，它也解決了硅光多路并行光源的世界性難題，使硅光有了自己的“大腦”。

       光梳，又叫光學頻率梳，因其用途廣泛，一直以來都是國際光學界的研究熱點。近年來芯片級的光梳（微腔光梳）由于緊湊的尺寸和低廉的成本極大拓展了其應用范圍。然而，大部分基于微腔光梳的系統(tǒng)級應用中，僅有微腔本身為集成器件，其余的組成部分均未實現(xiàn)集成，在成本、尺寸和功耗上極大削弱了微腔光梳芯片化帶來的優(yōu)勢。因此，系統(tǒng)層面的集成對光梳技術的實用化和普及化具有重要意義。

       與此同時，近20年來，硅基光電子集成芯片技術（硅光）借助成熟的CMOS工藝，可大規(guī)模集成傳統(tǒng)光學系統(tǒng)所需的功能器件，極大提升片上信息傳輸和處理的速度和容量。

       目前，隨著應用市場的拓展和系統(tǒng)規(guī)模的大幅度提升，硅基光電子片上系統(tǒng)架構正向多通道和高并行的架構演進，隨之而來的便是日趨增長的對低成本和高穩(wěn)定性并行光源的需求。然而，由于硅材料本身不發(fā)光，硅基激光器的實現(xiàn)一直是世界性難題，在硅基光電子芯片上研發(fā)出多路并行的硅基光源更被公認為是該領域最大的瓶頸之一。

       王興軍團隊通過直接由半導體激光器泵浦集成微腔光梳，給硅基光電子集成芯片提供了所需的光源“大腦”，結合硅基光電子集成技術工業(yè)上成熟、可靠的集成解決方案，完成了大規(guī)模集成系統(tǒng)的高效并行。

       談及未來應用，王興軍說，“相關研究成果有望直接應用于數(shù)據(jù)中心、5/6G通信、自動駕駛、光計算等領域，為下一代片上光電子信息系統(tǒng)提供全新的研究范式和發(fā)展方向?！?/p>

       相關論文信息：

       https://doi.org/10.1038/s41586-022-04579-3

       《中國科學報》 (2022-05-20 第1版 要聞)