小暖男石头哥|又一世界纪录！中科大08级少年班学者取得氮化硅波导重大突破
“我觉得可以这样看 ， 我们有这样的技术 ， 如果一些非常特殊的应用需要用到这样的技术 ， 我们有能力解决 。 我们想在国内把这个技术做出来 ， 想把技术壁垒消除 ， 这也是我计划回国发展的原因之一 。 ” 谈到这一点 ， 90 后 “后浪” 刘骏秋自信满满 。
刘骏秋本科就读于中国科大 08 级少年班 ， 如今是洛桑联邦理工学院的在读博士 ， 研究的方向是超低损耗氮化硅光子芯片和光学频率梳技术 。 他在光学领域的研究方向初看起来晦涩难懂 ， 但却非常重要 ， 其研究成果已多次发表在全球顶级学术期刊《自然》（Nature）杂志及其子刊上 。
刘骏秋告诉 DeepTech ， 尽管这一研究课题是近年来光学领域的热点 ， 但国内的相关研究起步较晚 。 “我们的研究可以有很多应用 ， 比如在通信方面 。 国际上很多课题组都在从事这方面的研究 。 近年来 ， 国内的同行也在变多 ， 好的工作我们也经常能看到 。 ”
图｜刘骏秋
近年来 ， 得益于 5G、人工智能、物联网等新兴科技的快速发展 ， 人类生活和工业生产正变得愈发高效与智能 ， 其中 ， 通信行业就是新兴科技的 “受益者” 。 一个非常直观的体现是 ， 在从 2G 演化到 5G 的过程中 ， 我们实实在在地感受到了发生在日常生活中的变化 。
但是 ， 随着智能设备数量的快速增加和软硬件功能的持续迭代 ， 对通信带宽的要求越来越高 ， 如今低通信频段的频谱也已十分拥挤 ， 难以满足未来无线通信领域日益增长的需求 。 因此 ， 实现更高频率段内的通信 ， 一直是近年来通信行业的主要研究方向之一 。
自上世纪 70 年代以来 ， 随着半导体激光器、高速光电调制器探测器、集成光学、光纤光学和微波天线、微波单片集成电路等技术的发展 ， 一种将微波与光学两门学科的优势结合起来的新兴交叉学科——微波光子学得以快速发展 ， 通过光信号与微波频段电信号的相互作用 ， 使得高频段的信号合成、分发和处理成为可能 ， 进而突破当前信号处理的瓶颈 。
光学频率梳作为微波光子学中的核心模块 ， 就像一把精密测量光频率的标尺 ， 可以产生由一系列离散的、等频率间距的相干激光组成的光谱 ， 在计时、测距、微波合成和光谱学等重要领域有着重要应用 。 但是 ， 传统光学频率梳由桌面级锁模激光器产生 ， 构造复杂、价格昂贵 ， 对使用环境的要求也非常高 ， 因而难以实现大规模商用 。
与基于传统锁模激光器的光学频率梳不同 ， 孤子微梳是一种在高品质光学微腔中利用非线性光学手段产生的光学频率梳 。 如今 ， 借助半导体 CMOS 工艺 ， 基于光子芯片的孤子微梳在激光雷达、寻找地外行星、大容量光通信、光学频率合成器等领域有着巨大的应用前景 。 但是 ， 在现有技术体系下 ， 这些在学术层面取得的突破性进展 ， 依然很难实现大规模商用落地 ， 功耗和成本是其中的主要痛点 。
因此 ， 在集成光电子平台上构筑体积小、功耗低的芯片级光学频率梳 ， 一直是过去十年科学界和产业界重点关注的前沿方向之一 。
近日 ， 由美国加州理工学院、加州大学圣巴巴拉分校和瑞士洛桑联邦理工学院组成的科研团队 ， 在芯片级光学频率梳的集成化方面实现了重大突破 。 相关研究成果已在线发表在《自然》（Nature）杂志上 。 值得注意的是 ， 该论文的 5 位第一作者全部是来自中国的青年研究学者 ， 他们分别是沈博强、常林、刘骏秋、王贺明和杨起帆 。
据论文描述 ， 研究团队通过将超低损耗的氮化硅微腔芯片与商用分布式反馈激光器芯片直接封装对接耦合的方式 ， 成功研制出孤子微梳 ， 这一研究成果对光学频率梳的混合集成和大规模商用落地有着十分重要的意义 。
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