5 月 14 日，《Nature》封面成果介紹了激光雷達工作的成果。據集微網了解到，該成果重要貢獻者之一劉駿秋是中國科學技術大學 08 級少年班學院校友。劉駿秋負責了該成果最核心技術——氮化硅芯片制備。該芯片基于 4 月 20 日在《Nature Photonics》上刊登的一篇論文，劉駿秋是該論文的第一作者。

　　這篇論文名為“Photonic microwave generation in the X- and K-band using integrated soliton microcombs”，展示的是由 Tobias J. Kippenberg 領導的 EPFL(瑞士洛桑聯邦理工學院)研究小組演示的脈沖重復頻率低至 10GHz 的集成孤子微梳。論文第一作者是劉駿秋(0800)。何吉駿(中國科大 0938 校友)則名列共同第一作者。華人合作者還有上海大學郭海潤教授。

　　在現在的信息社會，無線網絡、電信、雷達等電信和微波信號的合成、分發和處理無處不在。目前的趨勢是使用高頻段的載波，尤其是 5G 和 "物聯網 "等需求帶來的帶寬瓶頸的出現，使得載波的使用成為了趨勢。在這種背景下，一門新興的交叉學科：微波光子學(Microwave photonics)孕育而生，其將光電子技術和微波技術結合起來，突破了當前信號處理的瓶頸限制，使得高頻段的信號合成，分發和處理成為可能。

　　微波光子學的一個重要組成部分是光學頻率梳，它可以提供數百條等距且相干的激光線。它們是具有穩定重復率的超短光脈沖，精確地對應于梳齒線的頻率間隔。脈沖的光電檢測產生微波載體。

　　近年來，由連續波激光器驅動的非線性微諧振器產生的芯片級頻率梳取得了重大進展。這些頻率梳依賴于耗散的 Kerr 孤子的形成，這些孤子是在光學微諧振器內部循環的超短相干光脈沖。因此，這些頻率梳通常稱為“孤子微梳”。

　　產生孤子微梳需要非線性光學微腔，這些光學微腔具有體積?、能耗低、可控度?等特點。特別是，通過利?半導體納?微加?技術，光學微腔可以在集成材料中實現。這些材料包括氮化硅，硅，?氧化硅，氮化鋁，鈮酸鋰，砷化鋁鎵等。其中， 由于氮化硅在通訊 1550 nm 波段沒有雙光?吸收，同時也是集成光學主流三?平臺之?(硅，磷化銦，氮化硅)，是目前最成熟的芯片頻率梳平臺?；谛?集成微腔的光頻率梳僅毫米尺寸，?產成本低，適?于?業化?量成產，有望在未來成為光頻率梳的主流平臺。

　　EPFL 小組實現了足夠低的光學損耗，以允許光在直徑僅為 1 微米或比人發小 100 倍的波導中傳播近 1 米。該損耗水平仍比光纖中的損耗水平高三個數量級以上，但代表了迄今為止對于集成非線性光子學而言任何嚴格限制的波導中的最低損耗。

　　如此低的損耗是 EPFL 科學家開發的一種新制造工藝的結果，即“氮化硅光子 Damascene 工藝”。 該工藝的研發和氮化硅芯片的制造全部于瑞士洛桑聯邦理工學院的微納米技術中心(CMi)完成。

　　這種超低損耗氮化硅波導，也使得集成微腔光頻梳能夠應用在一些新興的領域。最新一期的《Nature》雜志就以封面形式重點報道了該課題組基于氮化硅技術的激光雷達工作“Massively parallel coherent laser ranging using soliton microcombs”。劉駿秋制備的氮化硅芯片，在此項工作里起到了關鍵作用。

　　據劉駿秋透露，基于此項氮化硅芯片集成頻率梳技術，瑞士聯邦理工團隊與其美國的合作者共同開展并完成了全集成芯片頻率梳模塊的研發，和基于壓電材料的頻率梳集成聲光調制器。兩項工作均已被《自然》期刊接受，預計將于 6 月和 7 月相繼發表。毫?疑問，氮化硅芯?集成頻率梳正在成為?項關鍵技術，將會對新興技術如芯片集成光譜儀、光原子鐘、光學相干斷層掃描等數個領域產?重要影響。
　　（邯鄲建站）