微腔光頻梳（Kerr耗散孤子頻率梳）

微腔光頻梳（Kerr耗散孤子頻率梳）適用于相關科研和工業(yè)應用場景，具備穩(wěn)定可靠、操作便捷和便于系統(tǒng)集成等特點。

10–1000 GHz梳齒間距的芯片級微腔光梳——讓光頻梳走出實驗室。

DKS 微腔光頻梳是一套基于耗散克爾孤子（Dissipative Kerr Soliton, DKS）原理的光子集成電路（PIC）頻率梳產(chǎn)品生態(tài)，依托 DeepLight 專有的超低損耗氮化硅（Si?N?）光子集成平臺和無銅硅襯底技術，實現(xiàn)從芯片級孤子發(fā)生器到即插即用整機系統(tǒng)的全棧產(chǎn)品覆蓋。

DKS 微腔光頻梳利用外部連續(xù)波（CW）泵浦激光注入高 Q 值微環(huán)諧振器，通過四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）非線性效應在芯片上直接產(chǎn)生寬帶、等間距、相干頻率梳。與傳統(tǒng)鎖模激光器頻率梳相比，DKS 微腔光梳具有超大自由光譜范圍（FSR：10–1000 GHz）、芯片級集成、低功耗和高可靠性等顯著優(yōu)勢，是下一代相干光通信、微波光子學、精密光譜學、量子計算和超快測距等應用的理想多波長光源。

DeepLight 微腔光梳產(chǎn)品生態(tài)建立在以下四項核心專立技術之上：

·        無銅硅晶圓（Copper-Free Si Wafer）：從襯底層面消除銅擴散導致的吸收中心——銅污染是造成 PIC 熱漂移和 Q 值降低的根源。無銅晶圓使 Si?N? 微腔可穩(wěn)定產(chǎn)生確定性孤子，尤其在低重復頻率（~40 GHz）高熱敏感區(qū)域下優(yōu)勢顯著。該技術發(fā)表于 Nature 646, 843–849 (2025)。

·        光子鑲嵌工藝（Photonic Damascene Process）：專有的超低損耗 Si?N? 波導制造工藝，實現(xiàn) < 5 dB/m 波導損耗和 > 10×10? 本征 Q 值，支持厚膜（> 800 nm）氮化硅以產(chǎn)生高反常色散和強克爾非線性。

·        混合 PIC 集成架構(gòu)：Si?N? 無源波導腔 + 片上微加熱器 + TFLN 電光調(diào)制 + III-V 增益介質(zhì)的多材料混合集成，實現(xiàn)從泵浦到梳齒輸出的全功能片上集成。

·        DKS 確定性穩(wěn)定控制：通過消除熱拖曳效應（無銅晶圓）+ 片上微加熱器梳齒對準 + 壓電 MEMS 快速波長掃描，實現(xiàn)僅需標準激光調(diào)諧即可可靠進入單孤子態(tài)，無需輔助激光或復雜熱反饋。

DeepLight微腔光頻梳產(chǎn)品生態(tài)涵蓋以下五大核心產(chǎn)品線：

·        DLT-DKS-TK-1550 — 機架式整機系統(tǒng)：全集成 19 英寸機架式 DKS 微梳系統(tǒng)，內(nèi)置泵浦激光器與控制電子單元，支持 USB 程控一鍵式單孤子啟動，適用于實驗室桌面與便攜式部署。

·        DLT-DKS-BF-1550 — 蝶形封裝孤子發(fā)生器：14-pin 蝶形封裝模塊，內(nèi)置 TEC 與熱敏電阻，F(xiàn)C/APC 保偏光纖接口，可直接集成至系統(tǒng)級實驗。

·        DLT-DKS-BD-1550 — 裸片級孤子發(fā)生器：已知性能芯片裸片（Known-Good Die），含片上微加熱器與完整表征報告，適用于封裝級定制集成。

·        DLT-CF-Wafer — 無銅硅晶圓：無銅污染硅晶圓，從襯底層消除銅擴散導致的吸收損耗與熱漂移，保障超低損耗 PIC 的可重復晶圓級制造。

·        DLT-SiN-MPW — 共享/定制 Si?N? 多項目晶圓流片：基于無銅晶圓與光子鑲嵌（Photonic Damascene）工藝的共享 MPW 與定制流片服務，提供完整設計支持（DRC 檢查 + 微加熱器集成）。

微腔光頻梳-Kerr耗散孤子頻率梳的特點

·        超低損耗 Si?N? PIC 平臺：基于專立無銅硅晶圓與光子鑲嵌（Photonic Damascene）工藝，實現(xiàn) < 5 dB/m 超低波導損耗，本征 Q 值 > 10×10?（典型值），為穩(wěn)定單孤子產(chǎn)生提供物理基礎。

·        確定性孤子產(chǎn)生：通過消除銅污染從根本上抑制熱拖曳效應（Thermal Drag），僅需標準波長掃描即可可靠進入單孤子態(tài)，無需復雜熱補償電路或輔助激光器。

·        超大 FSR 范圍（10–1000 GHz）：遠超傳統(tǒng)鎖模激光器頻率梳（通常 < 10 GHz），特別適合 WDM 光通信、微波光子學和超快測距等高重復頻率應用。

·        寬帶光譜覆蓋：3 dB 帶寬 > 10 nm（典型 > 27 nm，對應 > 17 根梳齒），10 dB 帶寬 > 56 nm（> 35 根梳齒），光譜包絡平滑，梳齒間相位關系恒定。

·        窄梳齒線寬 < 10 kHz（洛倫茲瞬時線寬）：源自超高 Q 值微腔的極低相位噪聲特性，梳齒相干性優(yōu)異，滿足精密計量與相干通信對光譜純度的嚴苛要求。

·        高梳齒功率：中心梳齒功率 > 0 dbm（整機系統(tǒng)），10 根中心梳齒功率 -5 至 +5 dBm，支持多通道直接探測而無需額外放大。

·        即插即用整機操作（TK 系列）：一鍵式單孤子啟動序列，標準 USB 接口程控，19 英寸機架式緊湊設計，蕞小化用戶干預，確保可重復、穩(wěn)定的梳齒輸出。

·        靈活集成層次：提供裸片（Bare Die）、蝶形封裝模塊（Butterfly Module）和整機系統(tǒng)（Turn-key System）三種產(chǎn)品形態(tài)，覆蓋從學術原型驗證到工業(yè)批量部署的全場景需求。

·        低泵浦閾值功率：標準 100 GHz FSR 器件孤子產(chǎn)生閾值 < 100 mW（片上功率），支持使用標準可調(diào)諧半導體激光器作為泵浦源，無需高功率光纖放大器。

·        多泵浦兼容性：推薦泵浦波長 1545–1560 nm，支持 TE 偏振的商用可調(diào)諧光纖激光器或外腔二極管激光器（ECDL）；蝶形模塊內(nèi)置 TEC 支持精確溫度調(diào)諧。

DKS 微腔光頻梳系統(tǒng) — DLT-DKS-TK-1550

蝶形封裝孤子光梳發(fā)生器 — DLT-DKS-BF/BD-1550

微腔光頻梳-Kerr耗散孤子頻率梳的典型應用

·        相干光通信與 DWDM 光源：DKS 微梳的大 FSR（10–1000 GHz）天然匹配密集波分復用（DWDM）信道間隔，單芯片即可替代數(shù)十個獨立可調(diào)諧激光器（ITLA），顯著降低多波長發(fā)射器的功耗、體積與成本。適用于數(shù)據(jù)中心互連、長距離光纖傳輸和衛(wèi)星激光通信。

·        微波光子學與射頻生成：超低相位噪聲梳齒 + 恒定齒間相位關系，支持高頻微波/毫米波信號的光子學生成與任意波形產(chǎn)生（AWG）。無需高壓射頻放大即可實現(xiàn)寬帶頻率覆蓋，支撐雷達、電子戰(zhàn)與 5G/6G 無線通信。

·        雙梳光譜學（Dual-Comb spectroscopy）：兩套 DKS 微梳的相干雙梳配置可實現(xiàn)無機械掃描的快速、高分辨率多組分氣體檢測，適用于燃燒診斷、大氣監(jiān)測、工業(yè)過程控制與呼氣分析等場景。

·        超快激光測距與 LiDAR：雙梳測距（Dual-Comb Ranging）技術支持亞微米級精度與千赫茲級更新速率的無模糊距離測量，適用于自動駕駛感知、工業(yè)計量與衛(wèi)星編隊飛行。

·        量子計算與量子網(wǎng)絡：多通道 kHz 線寬相干梳齒為離子阱量子比特操控、里德堡原子激發(fā)和糾纏光子對生成提供高質(zhì)量的并行激光源，支撐可擴展量子處理器架構(gòu)。

·        精密光譜學與頻率計量：寬帶光譜 + kHz 級窄線寬梳齒，適用于原子/分子躍遷頻率的精密測量、光學原子鐘的頻率鏈構(gòu)建及基本物理常數(shù)的高精度測定。

·        光電振蕩器（OEO）與低相噪微波源：利用 DKS 微梳的高 Q 光學參考實現(xiàn)超低相位噪聲微波振蕩器，為雷達系統(tǒng)、射頻測試設備和通信基站提供高性能時鐘信號。

·        光學頻率合成：以 DKS 微梳為頻率參考，實現(xiàn)從射頻到光頻的相干頻率跨接與合成，支撐下一代頻率敏捷雷達與光譜分析系統(tǒng)。