全球首次成功實現(xiàn)單芯片光子IC！

光子芯片（Photonic chip）是一種利用光子學原理來傳輸和處理信息的微型芯片。與傳統(tǒng)的電子芯片不同，光子芯片使用光子（光的粒子）而不是電子來進行數(shù)據(jù)傳輸和計算操作。

光子芯片使用光波在芯片內(nèi)部的光導道上傳輸和控制光信號，利用光的高速傳輸特性可以實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和更大的帶寬。此外，光信號的傳輸也減少了電子信號在長距離傳輸過程中的損耗。

研究人員最近將磷化銦的發(fā)光特性和硅的光路由能力整合到了單一混合芯片中。這項成就使得當給磷化銦施加電壓時，光可以進入硅片的波導，產(chǎn)生持續(xù)的激光束，該激光束可以驅(qū)動其他的硅光子器件。這種基于硅片的激光技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用于計算機領(lǐng)域，因為采用大規(guī)模的硅基制造技術(shù)可以大幅度地降低成本。

最新的研究中，美國的科學家們首次成功地將超低噪聲激光器和光子波導集成到了單個芯片上。這一重要的突破使得在單個集成設(shè)備中使用原子鐘和其他量子技術(shù)進行高精度實驗成為可能，進而消除了某些應(yīng)用中對大型光學平臺的需求。

這項技術(shù)的實現(xiàn)要等到1959年以后，當時集成電路的發(fā)明使得將所有組件封裝在一個芯片上成為可能。

研究團隊表示，能夠在集成硅光子學中使用此類激光器是一個重大的飛躍。研究人員Xiang表示：“在同一個芯片上，我們可以將有源器件和無源器件結(jié)合在一起?！毕乱徊?，他們計劃利用這些超低噪聲激光器來實現(xiàn)非常復雜的光學功能，例如精密計量和傳感。

對此項研究，美國科羅拉多大學博爾德分校的光學物理學家斯科特·迪達姆斯表示贊賞：“關(guān)于帶有光學隔離器的集成激光器的問題至少已經(jīng)是產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點了十年，而且沒有人知道如何在芯片上制造真正低噪聲的激光器。所以這是一個真正的突破?！彼^續(xù)說道：“像約翰·鮑爾斯這樣的人已經(jīng)在這個領(lǐng)域工作了20年，所以他們知道基本的構(gòu)建模塊，但要弄清楚如何讓它們完美地協(xié)同工作并不只是將各個部件螺栓固定在一起那么簡單?！?/p>

這項研究的成功促進了集成激光器的發(fā)展，使得在單個芯片上實現(xiàn)低噪聲激光器成為可能，并有望在未來的光子學應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

光子芯片在通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如光通信、光纖通信和光網(wǎng)絡(luò)等。此外，光子芯片還可以在計算機領(lǐng)域中用于高速計算和數(shù)據(jù)處理任務(wù)，如光子計算和光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

光子芯片技術(shù)目前仍在不斷發(fā)展中，尚存在一些挑戰(zhàn)，如集成復雜度和成本等。然而，隨著技術(shù)的進步和研究的深入，光子芯片有望成為未來高速通信和計算的重要組成部分。

編輯：黃飛