据最新一期《自然光子学》报道，由哥伦比亚大学Michal Lipson教授领导的研究小组在硅光子学方面取得了重大突破。该团队成功展示了直接集成在硅光子芯片上的高功率频率梳状光源。这项创新能够从单个激光器生成数十个波长，有可能取代光收发器模块传统上所需的多个激光器——这是人工智能和数据中心光互连的重大进步。

高功率激光“纯化”成多波长光源

虽然硅光子芯片已经可以集成波导、调制器和光电探测器等关键组件（如共封装光学 （CPO） 架构所示），但它们仍然依赖外部激光源，通常需要多个波长。立信集团的关键创新在于直接在片上生成稳定的多波长光源。

研究人员采用多模激光二极管作为高功率光源。尽管亮度很高，但这种激光器的发射通常缺乏稳定性。为了解决这个问题，该团队开发了一种锁定机制，可以稳定和“净化”激光输出，通过硅光子结构重塑光，以增强稳定性和相干性。

一旦稳定，芯片内的非线性光学效应就会进一步将单个高强度光束分成多个均匀分布的波长，形成频率梳。其结果是一种紧凑、高功率和高度稳定的光源，能够从单个激光器产生多通道光输出，从而减小尺寸并提高能源效率。

为人工智能和数据中心光互连铺平道路

随着人工智能和高性能计算 （HPC） 继续推动数据中心电力需求的激增，光互连正在成为降低能耗和增加带宽的关键解决方案。传统的光模块通常依赖十几个激光器，这增加了成本和热负荷。立信团队的创新可以实现单芯片光模块，为下一代服务器中的小型化 CPO 封装和光收发器铺平道路。

除了数据中心之外，研究人员指出，这项技术还有可能推进光谱学、量子传感和激光雷达应用。随着硅光子学越来越多地将光源、传输和计算集成在一个平台上，该行业正在迈向更高效率和更紧密系统集成的新时代。