據(jù)最新一期《自然光子學(xué)》報(bào)道，由哥倫比亞大學(xué)Michal Lipson教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在硅光子學(xué)方面取得了重大突破。該團(tuán)隊(duì)成功展示了直接集成在硅光子芯片上的高功率頻率梳狀光源。這項(xiàng)創(chuàng)新能夠從單個(gè)激光器生成數(shù)十個(gè)波長，有可能取代光收發(fā)器模塊傳統(tǒng)上所需的多個(gè)激光器——這是人工智能和數(shù)據(jù)中心光互連的重大進(jìn)步。

高功率激光“純化”成多波長光源

雖然硅光子芯片已經(jīng)可以集成波導(dǎo)、調(diào)制器和光電探測器等關(guān)鍵組件（如共封裝光學(xué) （CPO） 架構(gòu)所示），但它們?nèi)匀灰蕾囃獠考す庠?，通常需要多個(gè)波長。立信集團(tuán)的關(guān)鍵創(chuàng)新在于直接在片上生成穩(wěn)定的多波長光源。

研究人員采用多模激光二極管作為高功率光源。盡管亮度很高，但這種激光器的發(fā)射通常缺乏穩(wěn)定性。為了解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種鎖定機(jī)制，可以穩(wěn)定和“凈化”激光輸出，通過硅光子結(jié)構(gòu)重塑光，以增強(qiáng)穩(wěn)定性和相干性。

一旦穩(wěn)定，芯片內(nèi)的非線性光學(xué)效應(yīng)就會進(jìn)一步將單個(gè)高強(qiáng)度光束分成多個(gè)均勻分布的波長，形成頻率梳。其結(jié)果是一種緊湊、高功率和高度穩(wěn)定的光源，能夠從單個(gè)激光器產(chǎn)生多通道光輸出，從而減小尺寸并提高能源效率。

為人工智能和數(shù)據(jù)中心光互連鋪平道路

隨著人工智能和高性能計(jì)算 （HPC） 繼續(xù)推動數(shù)據(jù)中心電力需求的激增，光互連正在成為降低能耗和增加帶寬的關(guān)鍵解決方案。傳統(tǒng)的光模塊通常依賴十幾個(gè)激光器，這增加了成本和熱負(fù)荷。立信團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新可以實(shí)現(xiàn)單芯片光模塊，為下一代服務(wù)器中的小型化 CPO 封裝和光收發(fā)器鋪平道路。

除了數(shù)據(jù)中心之外，研究人員指出，這項(xiàng)技術(shù)還有可能推進(jìn)光譜學(xué)、量子傳感和激光雷達(dá)應(yīng)用。隨著硅光子學(xué)越來越多地將光源、傳輸和計(jì)算集成在一個(gè)平臺上，該行業(yè)正在邁向更高效率和更緊密系統(tǒng)集成的新時(shí)代。