加州理工学院新突破：让硅芯片拥有光纤级性能

光纤是现代通信的隐形骨干，其核心优势在于玻璃纯度极高、表面极其光滑，使光在长距离传输中几乎不被吸收或散射，即‘超低损耗’。本研究突破性地将光纤材料——锗硅酸盐——移植到标准8英寸和12英寸硅晶圆上，用光刻工艺直接打印出纳米级螺旋光波导。这种螺旋结构让光在极小芯片面积内走很长的光学路径（类似把光纤绕在卷轴上，但尺寸缩小百万倍）。相比传统硅基光子芯片，新平台在可见光波段损耗降低至硅氮化物的1/20：关键在于材料熔点较低，可通过高温‘回流’工艺将波导表面粗糙度压至原子级别，从而极大抑制散射损耗。低损耗带来多重性能跃升——例如激光相干时间提升100倍以上；环形谐振器中光可循环上千圈，等效传播距离达米级甚至千米级，显著增强频率选择性与器件灵敏度。该技术不仅兼容光纤与半导体激光器之间的高效耦合，还支撑芯片级原子钟、离子阱和量子光子系统等前沿应用。研究团队强调这仅是起点，未来仍有巨大优化空间。