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(guān)科研和工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，具備穩(wěn)定可靠、操作便捷和便于系統(tǒng)集成等特點(diǎn)。

10–1000 GHz梳齒間距的芯片級(jí)微腔光梳——讓光頻梳走出實(shí)驗(yàn)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(zhuān)有的超低損耗氮化硅（Si?N?）光子集成平臺(tái)和無(wú)銅硅襯底技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從芯片級(jí)孤子發(fā)生器到即插即用整機(jī)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(guò)四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）非線(xiàn)性效應(yīng)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(jí)集成、低功耗和高可靠性等顯著優(yōu)勢(shì)，是下一代相干光通信、微波光子學(xué)、精密光譜學(xué)、量子計(jì)算和超快測(cè)距等應(yīng)用的理想多波長(zhǎng)光源。

DeepLight 微腔光梳產(chǎn)品生態(tài)建立在以下四項(xiàng)核心專(zhuān)立技術(shù)之上：

·        無(wú)銅硅晶圓（Copper-Free Si Wafer）：從襯底層面消除銅擴(kuò)散導(dǎo)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(wú)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(fù)頻率（~40 GHz）高熱敏感區(qū)域下優(yōu)勢(shì)顯著。該技術(shù)發(fā)表于 Nature 646, 843–849 (2025)。

·        光子鑲嵌工藝（Photonic Damascene Process）：專(zhuān)有的超低損耗 Si?N? 波導(dǎo)制造工藝，實(shí)現(xiàn) < 5 dB/m 波導(dǎo)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(qiáng)克爾非線(xiàn)性。

·        混合 PIC 集成架構(gòu)：Si?N? 無(wú)源波導(dǎo)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(shí)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(guò)消除熱拖曳效應(yīng)（無(wú)銅晶圓）+ 片上微加熱器梳齒對(duì)準(zhǔn) + 壓電 MEMS 快速波長(zhǎng)掃描，實(shí)現(xiàn)僅需標(biāo)準(zhǔn)激光調(diào)諧即可可靠進(jìn)入單孤子態(tài)，無(wú)需輔助激光或復(fù)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(xiàn)：

·        DLT-DKS-TK-1550 — 機(jī)架式整機(jī)系統(tǒng)：全集成 19 英寸機(jī)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(dòng)，適用于實(shí)驗(yàn)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(jí)實(shí)驗(yàn)。

·        DLT-DKS-BD-1550 — 裸片級(jí)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(bào)告，適用于封裝級(jí)定制集成。

·        DLT-CF-Wafer — 無(wú)銅硅晶圓：無(wú)銅污染硅晶圓，從襯底層消除銅擴(kuò)散導(dǎo)致的吸收損耗與熱漂移，保障超低損耗 PIC 的可重復(fù)晶圓級(jí)制造。

·        DLT-SiN-MPW — 共享/定制 Si?N? 多項(xiàng)目晶圓流片：基于無(wú)銅晶圓與光子鑲嵌（Photonic Damascene）工藝的共享 MPW 與定制流片服務(wù)，提供完整設(shè)計(jì)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(diǎn)

·        超低損耗 Si?N? PIC 平臺(tái)：基于專(zhuān)立無(wú)銅硅晶圓與光子鑲嵌（Photonic Damascene）工藝，實(shí)現(xiàn) < 5 dB/m 超低波導(dǎo)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(chǔ)。

·        確定性孤子產(chǎn)生：通過(guò)消除銅污染從根本上抑制熱拖曳效應(yīng)（Thermal Drag），僅需標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)掃描即可可靠進(jìn)入單孤子態(tài)，無(wú)需復(fù)雜熱補(bǔ)償電路或輔助激光器。

·        超大 FSR 范圍（10–1000 GHz）：遠(yuǎn)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(xué)和超快測(cè)距等高重復(fù)頻率應(yīng)用。

·        寬帶光譜覆蓋：3 dB 帶寬 > 10 nm（典型 > 27 nm，對(duì)應(yīng) > 17 根梳齒），10 dB 帶寬 > 56 nm（> 35 根梳齒），光譜包絡(luò)平滑，梳齒間相位關(guān)系恒定。

·        窄梳齒線(xiàn)寬 < 10 kHz（洛倫茲瞬時(shí)線(xiàn)寬）：源自超高 Q 值微腔的極低相位噪聲特性，梳齒相干性?xún)?yōu)異，滿(mǎn)足精密計(jì)量與相干通信對(duì)光譜純度的嚴(yán)苛要求。

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

·        即插即用整機(jī)操作（TK 系列）：一鍵式單孤子啟動(dòng)序列，標(biāo)準(zhǔn) USB 接口程控，19 英寸機(jī)架式緊湊設(shè)計(jì)，蕞小化用戶(hù)干預(yù)，確保可重復(fù)、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(jī)系統(tǒng)（Turn-key System）三種產(chǎn)品形態(tài)，覆蓋從學(xué)術(shù)原型驗(yàn)證到工業(yè)批量部署的全場(chǎng)景需求。

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

·        多泵浦兼容性：推薦泵浦波長(zhǎng) 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(yīng)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(fù)用（DWDM）信道間隔，單芯片即可替代數(shù)十個(gè)獨(dú)立可調(diào)諧激光器（ITLA），顯著降低多波長(zhǎng)發(fā)射器的功耗、體積與成本。適用于數(shù)據(jù)中心互連、長(zhǎng)距離光纖傳輸和衛(wèi)星激光通信。

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

·        雙梳光譜學(xué)（Dual-Comb spectroscopy）：兩套 DKS 微梳的相干雙梳配置可實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械掃描的快速、高分辨率多組分氣體檢測(cè)，適用于燃燒診斷、大氣監(jiān)測(cè)、工業(yè)過(guò)程控制與呼氣分析等場(chǎng)景。

·        超快激光測(cè)距與 LiDAR：雙梳測(cè)距（Dual-Comb Ranging）技術(shù)支持亞微米級(jí)精度與千赫茲級(jí)更新速率的無(wú)模糊距離測(cè)量，適用于自動(dòng)駕駛感知、工業(yè)計(jì)量與衛(wèi)星編隊(duì)飛行。

·        量子計(jì)算與量子網(wǎng)絡(luò)：多通道 kHz 線(xiàn)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(duì)生成提供高質(zhì)量的并行激光源，支撐可擴(kuò)展量子處理器架構(gòu)。

·        精密光譜學(xué)與頻率計(jì)量：寬帶光譜 + kHz 級(jí)窄線(xiàn)寬梳齒，適用于原子/分子躍遷頻率的精密測(cè)量、光學(xué)原子鐘的頻率鏈構(gòu)建及基本物理常數(shù)的高精度測(cè)定。

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

·        光學(xué)頻率合成：以 DKS 微梳為頻率參考，實(shí)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(dá)與光譜分析系統(tǒng)。