硅基光子芯片光传输新突破

光子学作为光学领域中zui具技术含量的分支，涵盖了光纤通信、传感器及光计算等前沿方向。自激光器发明以来，光子学便被视为光学技术的核心。当前，该领域的关键目标之一是开发集成光子电路，以取代传统电子电路，从而大幅提升通信速度与质量。利用光作为信息载体，不仅能实现海量数据传输，还能有效规避电磁干扰问题。

硅基技术为集成光子电路的制造提供了低成本方案，其采用的cmos工艺与电子集成电路技术高度兼容。这使得光学元件与电子元件能够集成在同一芯片上，因此，基于硅的光子学已成为全球科研热点，有望彻底革新计算与通信平台。

尽管目前已设计出耦合器、滤波器、功率分束器及光调制器等多种集成光子元件，但要制造出性能媲美传统电子电路的光子电路仍面临巨大挑战。因此，开发能够实现对硅基集成光学系统中光传播进行完全控制的新工艺，显得尤为迫切。

在此背景下，研究团队在可见光波段成功实现了基于硅氧化物三波导耦合系统的绝热光传输。通过精心设计沿传播方向的波导耦合关系，注入侧边波导的光能够高效、稳健地完全转移至另一侧边波导，而中心波导几乎无功率损耗。这种机制源于光能够绝热地跟随仅涉及外部波导的系统超模。

相较于传统的定向耦合器，该系统的zui大优势在于其鲁棒性：即使定义系统几何结构的参数发生20%至35%的波动，输出端的总光强仍能保持在输入端的87%至99%之间，证明光在外部波导间的传输近乎完全。这一成果由巴塞罗那微电子研究所（imb-cnm）与巴塞罗那自治大学（uab）合作完成，实验数据有力验证了该技术的可行性。

尤为关键的是，该研究采用的硅氧化物波导完全兼容cmos工艺，这意味着未来可低成本、大规模地将此类系统与光学及电子元件集成，推动光子芯片的产业化进程。相比以往依赖离子交换等不兼容cmos工艺的绝热传输方案，这一突破标志着光子集成技术迈出了实质性的一步。

对于中国光电子产业而言，这一基于成熟cmos工艺的低成本、高鲁棒性光传输方案，为突破光子芯片制造瓶颈提供了重要参考，预示着未来在光通信与光计算领域，中国厂商有望通过工艺创新加速国产光子芯片的规模化应用。