加州理工学院（Caltech）的科学家们开发出一种直接在硅晶圆上制造超低损耗光学路径的方法。这项新技术能够引导光线，其损耗水平接近光纤，特别是在可见光波段。
研究人员使用了锗硅酸盐玻璃，这与光纤所用的材料相同。波导被制成螺旋状，以便光线能在仅几厘米大小的紧凑芯片面积上通过长距离路径。这类似于将光纤缠绕在卷轴上，但是在纳米尺度下进行的。
在可见光谱中，该新平台比光子集成电路的标准材料——氮化硅——性能高出 20 倍。损耗降低幅度之大，使得基于这些波导的激光器在光相干性方面表现出超过百倍的提升。
项目负责人克里·瓦哈拉（Kerry Vahala）指出，该方法将光纤制造的优势移植到了标准的 8 英寸和 12 英寸硅晶圆上。该研究的共同作者、博士后陈浩京（音译，Hao-Jing Chen）和研究生凯兰·科尔伯恩（Kellan Colburn）强调，表面平滑度是通过在炉中进行“重熔”至原子级水平来实现的。
研究结果已发表在《自然》杂志上。这些器件已在环形谐振器、各类激光器和非线性谐振器中进行了测试。潜在应用包括芯片级原子钟、陀螺仪、量子系统以及人工智能数据中心的高能效通信。
这将如何在未来几年影响微型传感器和量子技术的发展？目前明确的一点是：低损耗为实现更相干、更经济的光子电路开辟了道路，而这些在过去被认为在硅基上是无法实现的。
该研究由美国国防高级研究计划局（DARPA）、美国空军及其他机构资助。科学家们强调，这仅仅是一个中间阶段，未来还会有重大进展。
