芯片 【3D光子集成迎新进展：科学家开发超低噪声、免光隔离器激光器，助力硅光芯片高性能大规模集成】

3D光子集成 迎新进展：科学家开发超低噪声、免光隔离器激光器，助力硅光芯片高性能大规模集成

“在研究中，我们使用的工艺都与现有的 CMOS 工艺兼容，因此该技术的产业化前景十分明朗。传统硅光芯片没有集成激光光源，异质集成半导体激光器解决了这一问题。现在，3D 集成让硅光芯片不仅有激光器，还拥有性能最佳的激光器。”该论文第一作者及共同通讯作者向超博士表示。

2022 年 8 月，向超加入香港大学 成立课题组担任助理教授。前不久，他成为 2022 年度《麻省理工科技评论 》“35 岁以下科技创新 35 人”中国入选者之一。

最近，美国加州大学圣芭芭拉分校约翰·E·鲍尔斯（John E. Bowers）教授课题组联合加州理工学院与 Anello Photonics 公司，为解决半导体激光器的高相位噪声问题提供了新的方案，首次完成了激光器与超低损耗波导（0.5dB/m）的单片集成。该团队采用磷化铟/硅分布式反馈激光器的自注入锁定，与热光可调氮化硅超高 Q 环形谐振腔，在 3D 硅光芯片上实现了拥有赫兹量级本征线宽的超低噪声半导体激光器。

利用超高 Q 腔可以有效阻挡任何下游片上，或者片外的反射引起的不稳定，消除了激光器对光隔离器的需求。此外，通过在同一片上使用两个超低噪声激光器，从而产生无光隔离器、宽带可调的低噪声拍频外差微波信号。

该技术着眼于单片集成，这在芯片最终可扩展性与大规模生产的角度无疑是最终目标。而通过单片集成避免复杂、昂贵的光学封装，有望大幅度降低类似光芯片、光模块器件的价格与成本，而且同时提高稳定性与可靠性、降低光学损耗。

“作为集成度最高的方案，片上光学功能的完整性同样值得期待。虽然实现的过程很复杂，但是优势也很明显。”向超说。

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