加州理工學院（Caltech）的科學家開發出一種直接在矽晶圓上製造超低損耗光學路徑的方法。這項新技術能夠引導光線，其損耗率接近光纖水準，特別是在可見光波長範圍內。
研究人員使用了鍺矽酸鹽玻璃，這與光纖所使用的材料相同。波導被製成螺旋狀，讓光線能在僅有幾公分大小的緊湊晶片面積上行經長距離。這類似於將光纖纏繞在線軸上，但是在奈米尺度下進行。
在可見光譜中，這個新平台比光子積體電路中的標準材料——氮化矽——表現優異 20 倍。損耗降低的程度使得基於這些波導的雷射器在光相干性上展現了超過百倍的提升。
計畫負責人克里·瓦哈拉（Kerry Vahala）指出，該方法將光纖製造的優勢轉移到了標準的 8 吋和 12 吋矽晶圓上。該研究的共同作者、博士後研究員陳浩京（Hao-Jing Chen，音譯）與研究生凱蘭·科爾伯恩（Kellan Colburn）強調，表面平滑度是透過在爐中進行「重熔」至原子層級來實現的。
研究結果已發表在《自然》（Nature）期刊上。這些裝置已在環形共振器、各類雷射器及非線性共振器中進行了測試。潛在應用包括晶片級原子鐘、陀螺儀、量子系統以及人工智慧資料中心的高能效通訊。
這將如何在未來幾年影響微型感測器與量子技術的發展？目前明確的一點是：低損耗為實現更相干、更經濟的光子電路開闢了道路，而這些電路在過去被認為在矽基板上是無法實現的。
這項研究由美國國防高等研究計畫署（DARPA）、美國空軍及其他機構資助。科學家們強調，這僅僅是一個中間階段，未來還會有顯著的進展。
