矽光子晶片能自行发光，助攻光通讯与 CPO 发展
TechNews科技新报
2025年10月08号
作者 苏 子芸
2025年10月08号
作者 苏 子芸
哥伦比亚大学 Michal Lipson 团队近日在《Nature Photonics》发表最新研究，成功在矽光子晶片上实现高功率「频率梳」（frequency comb）光源。该技术能以单一雷射同时产生数十种波长光线，取代传统需要多颗雷射的光模组设计，为 AI 与资料中心的高速光通讯带来新突破。
高功率雷射「净化」出多波长光源
目前矽光子晶片虽能整合光波导、调变器与侦测器（例如现行的 CPO 架构），但仍须依赖外部雷射供光，而且需要不同的波长，Lipson 团队此次的关键在于，能在晶片上直接生成稳定的多波长光源。
研究人员选用多模雷射二极体（multimode laser diode）做为高功率光源，虽然这类雷射亮度极高，但输出光线通常较为杂乱。团队因此设计出一种「锁定机制」（locking mechanism），让输出的光束变得更稳定、纯净，并透过矽光子结构重新塑形，使光线具备更高的稳定性与相干性（high coherence）。
经过这层「净化」后，晶片内的非线性光学效应会进一步将单一道强光分裂成多个间距均匀的波长，形成所谓的「频率梳」结构。最终成果是一个兼具高功率与高稳定性的微型光源，只需一颗雷射即可输出多通道光线，体积更小、效率更高。
为资料中心与 AI 光互连铺路
随着人工智慧与高速运算推升资料中心的电力需求，光互连（optical interconnect）正成为降低功耗与提升传输速度的关键。过去一个光模组往往需要十多颗雷射，造成成本高、散热负担重。 Lipson 团队的新设计能以单一晶片取代整排雷射模组，未来可应用于 CPO （Co-Packaged Optics） 封装与伺服器光通讯模组的小型化。
研究团队指出，这项技术除了能应用于资料中心，也可推动光谱仪、量子感测与 LiDAR 等新型光学装置发展。随着矽光子技术进一步整合光源、传输与运算功能，产业正朝向更高能效、更高整合度的新阶段迈进。
图片来源：Columbia Engineering
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