Integrated photonics is profoundly impacting data communication and signal processing8,9,10. A crucial development in the past decade is the demonstration of Kerr microcombs, which provide mutually coherent and equidistant optical frequency lines generated by microresonators1,11,12. With a wide range of microcomb-based optoelectronic systems2,4,13,14,15,16,17,18 demonstrated recently, these integrated light sources hold the promise to extend the application space of integrated photonics to a much broader scope. However, despite the tremendous progress made in microcomb integration19,20,21,22,23, in almost all system-level demonstrations leveraging microcomb technologies, the passive comb generators are still the only integrated component.El resto del sistema, incluidos los láseres de bombeo de peine, los componentes ópticos pasivos y activos, y la electrónica de soporte, generalmente depende de equipos voluminosos, costosos y consumidores de energía, socavando así los beneficios prometidos de la fotónica integrada.
In contrast, the advances in silicon photonics (SiPh) technology have provided a scalable and low-cost solution to miniaturize optical systems6,24,25, benefiting from complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS)-compatible manufacturing. These ‘photonic engines’, have been commercialized in data interconnects26,27, and widely applied in other fields28,29,30,31.Sin embargo, un ingrediente clave que falta en los circuitos integrados (PICS) basados en Silicon-In-Insulador (SOI) basado en Fundry es la fuente de longitud de onda múltiple. For example, the current state-of-the-art photonic transceiver module contains an eight-channel distributed feedback laser (DFB) array for wavelength division multiplexing (WDM)32.El aumento del recuento de canales en dicho sistema requiere un esfuerzo de diseño considerable, como la estabilización de espaciado de línea a línea y una mayor carga de trabajo de ensamblaje.Además, la falta de coherencia mutua entre las líneas de canal restringe muchas aplicaciones, como la metrología precisa del tiempo -frecuencia.
Aunque la interfaz de estas dos tecnologías es esencial para abordar los problemas antes mencionados en ambos lados, hasta ahora, tal combinación se ha mantenido esquiva. Previously, although the combinations of a microcomb and other photonic components have shown potential in optical computation15, atomic clocks4 and synthesizer systems3, these integrated demonstrations usually rely on specialized fabrication processes unsuitable for high-volume production. Moreover, comb start-up33,34 and stabilization techniques35,36, which require high-performance discrete optics and electronic components, markedly increase the operation complexity and system size. Recent progress in hybrid or heterogeneous laser-microcomb integration enables on-chip comb generation in a simplified manner21,22,23, but these schemes add complexity in processing.Estas dificultades, junto con los gastos adicionales en el enfrentamiento multicanal y otros pretratamientos en las operaciones del sistema, han obstruido hasta ahora la implementación de un sistema funcional de microcomb de láser.
Aquí damos un paso clave para combinar estas dos tecnologías esenciales..Utilizando un microresonador de arsenuro de aluminio Gallium (Algaas) (algaasai) que puede ser bombeado directamente por una operación DFB en chip, se genera un microcombo de pulso oscuro, que exhibe una eficiencia de vanguardia, operación simple, simpley estabilidad desde hace mucho tiempo.Tal peine coherente se utiliza para impulsar motores SIPH basados en CMOS-Fundry que contienen funcionalidad versátil, que puede usarse para una amplia gama de aplicaciones (fig..1).Sobre la base de este enfoque, las demostraciones a nivel de sistema se presentan para dos principales campos de fotónicos integrados.(1) Como demostración de comunicaciones, presentamos un enlace de datos basado en transceptor microcombo-SIPH con transmisión de cuatro niveles de pulso de 100 Gbps de transmisión de cuatro niveles (PAM4) y tasa de agregado de 2 TBP para centros de datos.(2) Para la fotónica de microondas, se demuestra un filtro de microondas compacto con una velocidad de reconfiguración de nivel de microsegundos por un esquema de procesamiento de línea de retraso multitap de retraso en chip, cuyo ancho de banda sintonizable y frecuencia central flexible son capaces de admitir la quinta generación (5G), procesamiento de señales de radar y en chip.Este trabajo allana el camino hacia la integración completa de una amplia gama de sistemas ópticos, y acelerará significativamente la proliferación de microcombbas y tecnologías sifarias para la próxima generación de fotónicas integradas.
