據最新一期《自然光子學》報道，由哥倫比亞大學Michal Lipson教授領導的研究小組在硅光子學方面取得了重大突破。該團隊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。這項創新能夠從單個激光器生成數十個波長，有可能取代光收發器模塊傳統上所需的多個激光器——這是人工智能和數據中心光互連的重大進步。

高功率激光“純化”成多波長光源

雖然硅光子芯片已經可以集成波導、調制器和光電探測器等關鍵組件（如共封裝光學 （CPO） 架構所示），但它們仍然依賴外部激光源，通常需要多個波長。立信集團的關鍵創新在于直接在片上生成穩定的多波長光源。

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，但這種激光器的發射通常缺乏穩定性。為了解決這個問題，該團隊開發了一種鎖定機制，可以穩定和“凈化”激光輸出，通過硅光子結構重塑光，以增強穩定性和相干性。

一旦穩定，芯片內的非線性光學效應就會進一步將單個高強度光束分成多個均勻分布的波長，形成頻率梳。其結果是一種緊湊、高功率和高度穩定的光源，能夠從單個激光器產生多通道光輸出，從而減小尺寸并提高能源效率。

為人工智能和數據中心光互連鋪平道路

隨著人工智能和高性能計算 （HPC） 繼續推動數據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鍵解決方案。傳統的光模塊通常依賴十幾個激光器，這增加了成本和熱負荷。立信團隊的創新可以實現單芯片光模塊，為下一代服務器中的小型化 CPO 封裝和光收發器鋪平道路。

除了數據中心之外，研究人員指出，這項技術還有可能推進光譜學、量子傳感和激光雷達應用。隨著硅光子學越來越多地將光源、傳輸和計算集成在一個平臺上，該行業正在邁向更高效率和更緊密系統集成的新時代。