科学家意外造出微型“彩虹芯片”，有望让网络快上加快

哥伦比亚大学的研究人员最近在《自然·光子学》期刊发表了一项重要突破：他们成功在单个微型芯片上实现了高功率光频梳的生成。光频梳是一种包含多种颜色（即不同频率）光的特殊光源，这些颜色像梳齿一样均匀排列，互不干扰，每一种颜色都可以独立传输数据。这意味着一根光纤可以同时传输几十路信息，极大提升数据传输能力。目前，产生这样的光频梳需要庞大且昂贵的激光设备，而这项新技术将整个系统集成到一块小小的芯片上，显著缩小体积、降低成本并提高能效。

这项技术的核心在于使用了一种高功率的多模激光二极管，并通过硅光子技术对其进行“净化”。原本这种激光发出的光很“杂乱”，不适合精密应用。研究人员设计了一种锁定机制，利用芯片内部的结构对光线进行重塑和稳定，使其变得高度纯净和稳定（即高相干性）。一旦光被净化，芯片自身的非线性光学特性就会发挥作用，把一束强光自动分裂成数十个等间距的颜色，形成理想的光频梳。

这一进展对现代数据中心尤为重要。随着人工智能的迅猛发展，数据中心内部的数据流动压力剧增，急需更高效的信息传输方式。目前大多数系统仍依赖单一波长的激光传输数据，而使用光频梳则可实现波分复用技术——即多个波长在同一根光纤中并行传输，这正是上世纪90年代让互联网迈向高速时代的关键技术。如今，这项技术被浓缩到芯片级别，意味着它可以被广泛应用于服务器、处理器与内存之间的高速连接中。

除了提升数据中心性能，这种芯片还有望推动便携式光谱仪、超精密光学钟、紧凑型量子设备以及更先进的LiDAR系统的发展。研究人员表示，目标是将实验室级别的光源带入日常设备中，只要足够小、强且高效，就能广泛应用在各种场景中。