光子集成电路

光通信的核心是将信息编码成光，并通过光纤进行传输。硅制成的光纤损耗低得令人难以置信，仅为0.2 dB/km，为当今的全球电信网络和信息社会奠定了基础。

这种超低的光损耗对于集成光子学同样重要，集成光子学能够利用片上波导合成、处理和检测光信号。目前，许多基于集成光子学的创新技术，包括半导体激光器、调制器和光电探测器，广泛应用于数据中心、通信、传感和计算等领域。

集成光子芯片通常由硅材料制成，硅材料含量丰富，具有良好的光学性能。但是在集成光子学中，硅并不能实现所有的功能，因此出现了新的材料平台。其中一种是氮化硅(Si3N4)，它的光学损耗非常低(比硅低几个数量级)，使其成为低损耗的关键应用材料，如窄线宽激光器、光子延迟线和非线性光子学。

现在，EPFL基础科学学院的Tobias J. Kippenberg教授团队的科学家已经开发出一种新技术，用于构建具有创纪录的低光损耗和小足迹的氮化硅集成光子电路。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

该技术结合纳米制造和材料科学，基于EPFL开发的光子大马士革工艺。利用这一过程，该团队制作了光损耗仅为1 dB/m的集成电路，这是任何非线性集成光子材料的记录值。这样的低损耗显著降低了芯片级的光频率梳(“微梳”)的功耗预算，用于相干光收发器、低噪声微波合成器、激光雷达、神经形态计算，甚至光学原子钟等应用。该团队使用新技术开发了5 × 5 mm2芯片上的米长的波导和高质量微谐振器。他们还报道了高的制造率，这对扩大工业生产至关重要。

  “这些芯片设备已经被用于参数化光放大器、窄线宽激光器和芯片级频率梳子，”EPFL微纳米技术中心(CMi)的刘俊秋博士说。“我们也期待看到我们的技术被用于新兴应用，如相干激光雷达、光子神经网络和量子计算。”