光学频率梳（OFCs）已经彻底改变了定时、光谱和计量学。研究人员发现，在光学微谐振器中可以产生OFCs，形成明亮的耗散克尔孤子。这些类型的OFCs被称为“孤子微梳”，并且已经在系统级应用中使用。与此同时，用于微梳产生的光子集成平台也取得了实质性的进展，其中Si₃N₄成为目前最成熟和应用最广泛的平台。

近日，美国加州大学圣巴巴拉分校John E. Bowers，瑞士洛桑联邦理工学院Tobias J. Kippenberg报道了一种在单片硅（Si）基底上由磷化铟/硅（InP/Si）半导体激光器和超低损耗氮化硅（Si₃N₄）微谐振器组成的异质集成激光孤子微梳。

文章要点

1）利用多层非均匀集成，芯片级激光频率梳由分布反馈式（DFB）激光器，热光相位调谐器和高Q非线性微谐振器三个主要部分组成，并分别建立在InP/Si，Si和Si₃N₄层上。

2）通过使用互补的金属氧化物半导体兼容技术，可以从单个晶片生产数千个器件。同时，通过片上电气控制激光-微谐振腔的相对光学相位，这些器件可以输出重复频率为100千兆赫的单孤子微梳。此外，由于InP/Si激光器对Si₃N₄微谐振器的自注入锁定，降低了激光器的频率噪声。

这项研究为下一代大容量收发器、数据中心、空间和移动平台的窄线宽、基于芯片的频率梳的大批量、低成本制造提供了一条途径。

参考文献

Chao Xiang, et al, Laser soliton microcombs heterogeneously integrated on silicon, Science, 2021

DOI: 10.1126/science.abh2076

https://science.sciencemag.org/content/373/6550/99