导语
近日，北京大学物理学院团队在《Light: Science & Applications》期刊上发表了一项突破性成果(https://doi.org/10.1038/s41377-026-02186-9)，他们通过一种巧妙的"谐振耦合"设计，成功解决了孤子微梳长期以来面临的"高功率需求"瓶颈，首次在微波重复频率下实现了低功耗、跨倍频程的超宽带光频梳。
核心突破
基于这一原理，团队利用高质量氮化硅微环腔，在实验上实现了多项突破：
1.效率与宽度双提升
在相同的泵浦功率下，采用新结构的微腔，其产生光梳的3dB带宽达到了15.8THz，是传统结构的2.5倍以上。光谱覆盖从1100nm到2200nm，横跨了光通信的多个波段，包含841根高功率梳齿。更重要的是，泵浦到光梳的转换效率从2.1%跃升至8.4%，能量利用率大幅提高。
2.首次实现微波重复频率下的跨倍频程光梳
跨倍频程光谱是实现光梳"自参考"锁定的关键，也是构建绝对频率基准的前提。此前，在低重复频率下实现跨倍频程需要极高的泵浦功率，被认为是片上集成的"不可能任务"。
借助新架构，团队首次在25 GHz的微波重复频率下，仅用139mW的泵浦功率，就成功产生了覆盖1098nm至2250nm的跨倍频程光梳。其关键能效指标（泵浦功率×重复频率平方）比此前最好记录低了两个数量级。
3.与片上激光器"即开即用"
更进一步，团队将这一方案与片上分布式反馈激光器进行了混合集成。通过精确控制回灌光的相位，实现了自注入锁定，使得孤子微梳能够以近100%的成功率稳定启动。最终，在仅约20mW的片上泵浦功率下，便产生了99GHz重复频率、带宽超300nm的稳定孤子光梳。
意义与展望
这项研究的意义远不止于一次技术指标的提升。它从根本上解决了阻碍孤子微梳发展的"功耗瓶颈"，为这一高性能光源的广泛应用铺平了道路。
便携式光钟与频率合成器：跨倍频程且低功耗的微梳是芯片化光钟的核心，有望将超高精度的时间计量从实验室带到野外、海面甚至太空。
海量并行通信：覆盖多个通信波段的超宽带光梳，可以同时支持数千个独立通道的数据传输，为实现未来Pbit/s级别的片上光互连提供了理想光源。
高精度光谱仪：宽光谱、窄间距的光梳本身就是一把完美的"光尺"，可用于天文观测中的行星搜寻、实时化学传感、医疗诊断等。
超快光学：仅33飞秒的脉冲宽度，使得在芯片上合成任意光学波形、产生低占空比的超短脉冲序列成为可能。
当然，研究团队也指出，这项技术仍有改进空间，例如需要进一步抑制辅助微环中的寄生振荡、优化耦合效率以实现更理想的临界耦合等。但可以预见的是，随着"泵浦功率"这一最大障碍的消除，孤子微梳将不再仅仅是实验室中的新奇光源，而将真正成为下一代集成光电子系统的核心引擎，驱动着从精密计量到信息处理的全方位变革。
图1：孤子微梳的泵浦方式
图2：高功率超宽带孤子微梳
图3：毫米波与微波速率的跨倍频程孤子微梳
图4：混合集成即开即用型孤子微梳
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