新媒网 · 跨境数据社区

硅光子技术作为未来信息传输与处理的核心力量，其发展一直备受业界瞩目。近日，新媒网跨境获悉，一项在硅光子芯片上实现高功率频率梳的突破性进展，正预示着数据中心和人工智能领域光互连技术的重大变革。

背景解读：硅光子技术的演进与瓶颈

硅光子（Silicon Photonics）技术，顾名思义，是将光学元器件集成到硅基芯片上，利用硅材料优异的光学和电子特性，实现光信号的生成、传输、调制和探测。相较于传统电子芯片，硅光子芯片在传输速率、功耗和集成度方面展现出巨大潜力，被视为解决数据瓶颈和能耗挑战的关键技术。

在当前的协同封装光学（Co-packaged Optics, CPO）架构中，硅光子芯片已经能够有效集成波导、调制器和光电探测器等关键组件，实现了光信号的链路传输与处理。然而，这些系统通常仍需依赖外部激光光源，且常常需要多个波长来满足日益增长的带宽需求。这种对外部光源的依赖不仅增加了系统的复杂性，也提升了成本和热负载，成为限制硅光子技术进一步发展的瓶颈。如何在芯片内部直接生成稳定、多波长的光学光源，一直是该领域研究的重点。

核心突破：板载高功率频率梳的实现机制

面对上述挑战，来自美国康奈尔大学的Lipson研究团队近日取得了一项关键性创新，成功在硅光子芯片上实现了稳定、多波长的光学光源生成。新媒网跨境了解到，这一突破的核心在于将高功率频率梳直接集成到芯片上，极大地提升了硅光子器件的性能和集成度。

这项技术突破的实现，主要分两个关键步骤：

首先，研究团队巧妙地采用了一种多模激光二极管作为高功率光学光源。传统上，多模激光器虽然亮度较高，但其发射通常缺乏稳定性，难以直接应用于对稳定性要求极高的光通信和传感领域。为克服这一难题，Lipson团队开发了一种独特的锁定机制。通过这一机制，激光输出得以稳定化并“纯化”，同时通过硅光子结构对光线进行重塑，显著增强了光的稳定性和相干性。这一过程确保了后续频率梳生成的基础光源具备高品质。

其次，在光源被稳定后，研究人员利用芯片内部的非线性光学效应，将单束高强度光束进一步分解为多束间隔均匀的波长，从而形成了光学频率梳。光学频率梳因其可以提供一系列间隔精确、频率稳定的激光谱线，被形象地比喻为一把“光尺”，在精密测量、高精度光谱分析、原子钟以及光通信等领域具有不可替代的价值。通过这种方式，研究团队成功在单个芯片上实现了紧凑、高功率且高度稳定的光学光源，能够从单个激光器输出多通道光信号。这一创新不仅有效缩小了器件尺寸，还大幅提高了能源效率，为硅光子技术的应用拓展了新的边界。

深远影响：赋能AI与数据中心光互连

当前，人工智能（AI）和高性能计算（HPC）的迅猛发展正持续推动数据中心对算力和通信带宽的需求呈指数级增长，同时也带来了巨大的功耗挑战。在传统数据中心架构中，光互连技术被视为降低能耗和提升带宽的关键解决方案。然而，传统光模块通常需要依赖十几个甚至更多的激光器来提供多通道光信号，这不仅增加了模块的制造成本，也导致了更高的热负载，对数据中心的散热系统提出了严峻考验。

Lipson团队的这项创新成果，有望彻底改变这一现状。通过在单个芯片上实现多通道光信号的生成，该技术能够支持单芯片光模块的构建，为下一代服务器中的微型化协同封装光学（CPO）封装和光收发器铺平道路。这意味着，未来的数据中心将能够采用更加紧凑、高效且低功耗的光互连解决方案，从而有效应对AI和HPC带来的能耗与带宽挑战。

除了在数据中心领域的应用前景，研究人员还指出，这项技术在其他前沿领域同样具有巨大的潜力。例如，它可以推动光谱学（Spectroscopy）的进步，提供更加精确和多功能的光谱分析工具；在量子传感（Quantum Sensing）领域，其高稳定性和多波长特性可用于提升传感器的灵敏度和准确性；在激光雷达（LiDAR）应用中，集成式频率梳有望实现更紧凑、更高性能的LiDAR系统，从而在自动驾驶、机器人导航等领域发挥关键作用。

行业趋势：迈向更高集成度的新时代

随着硅光子技术不断将光源、传输和计算功能集成到单一平台上，整个行业正加速迈向一个更高效率和更紧密系统集成的新时代。Lipson团队的这一突破，正是这一趋势中的一个重要里程碑，它不仅解决了硅光子技术长期以来在片上光源集成方面的难题，更为未来数据中心、AI计算以及其他高科技应用提供了全新的解决方案。新媒网跨境认为，随着类似创新的持续涌现，硅光子技术将进一步释放其潜力，驱动全球信息基础设施进入一个更为高效、智能和可持续的新阶段。

新媒网（公号: 新媒网跨境发布），是一个专业的跨境电商、游戏、支付、贸易和广告社区平台，为百万跨境人传递最新的海外淘金精准资讯情报。

本文来源：新媒网 https://nmedialink.com/posts/silicon-photonics-single-chip-multi-laser-ai.html