铌酸锂中超宽带集成电光频率梳：突破局限，开启光电子学新征程

当前集成电光（EO）频率梳面临光谱覆盖受限难题。研究人员基于薄膜钽酸锂（LiTaO3）开展集成三共振架构研究，实现梳谱跨度四倍扩展、功耗降低 16 倍。这一成果推动芯片光谱分析等领域发展，意义重大。

　　基于克尔参量振荡（Kerr parametric oscillation）的集成频率梳发生器已实现芯片级、千兆赫兹间隔的频率梳，在超大规模电信、低噪声微波合成、光探测与测距以及天体物理光谱仪校准等领域有新应用。铌酸锂（LiNbO₃）光子集成电路（PICs）的进展带来了芯片级电光（EO）频率梳，但其存在驱动非谐振电容电极所需微波功率大、LiNbO₃固有双折射强导致光谱覆盖受限的问题。研究人员通过集成三共振架构，将单片微波集成电路与基于新兴薄膜钽酸锂（LiTaO₃）的 PICs 相结合，克服了这些挑战。LiTaO₃中谐振增强的电光相互作用和降低的双折射，使梳谱跨度相比传统非谐振微波设计扩展了四倍，功率降低了 16 倍。由混合集成激光二极管驱动的频率梳跨度超 450nm（超 60THz），包含超 2000 条谱线，发生器尺寸仅 1 平方厘米。此外，强电光耦合使频率梳的存在范围接近光学微谐振器的整个自由光谱范围。这种超宽带频率梳发生器，结合失谐无关操作，有望推动芯片级光谱分析和超低噪声毫米波合成，解锁倍频程跨度的电光频率梳。微波和光子学协同设计的方法可扩展到广泛的集成电光应用领域。