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.Le reste du système, y compris les lasers de pompage de peigne, les composants optiques passifs et actifs, et l'électronique à l'appui, dépendent généralement de l'équipement volumineux, coûteux et consommateur de puissance, sapant ainsi les avantages promis de la photonique intégrée.
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.Pourtant, un ingrédient clé manquant dans les circuits intégrés photoniques (PIC) basés sur la fonderie (SOI) est la source de longueur d'onde multiple. 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.L'augmentation du nombre de canaux dans un tel système nécessite des efforts de conception considérables, tels que la stabilisation d'espacement de ligne à ligne et l'augmentation de la charge de travail de l'assemblage.De plus, le manque de cohérence mutuelle parmi les lignes de canal restreint de nombreuses applications, telles que la métrologie du temps-fréquence précise.
Bien que l'interface ces deux technologies soit essentielle pour résoudre les problèmes susmentionnés des deux côtés, jusqu'à présent, une telle combinaison est restée insaisissable. 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.Ces difficultés, ainsi que les dépenses supplémentaires sur la correspondance multicanal et d'autres prétraitements dans les opérations du système, ont jusqu'à présent obstrué la mise en œuvre d'un système fonctionnel laser-microcomb.
Ici, nous faisons une étape clé dans la combinaison de ces deux technologies essentielles.En utilisant un micrororsonateur d'arséniure de gallium en aluminium (algaas)-on-isolant (algaasoi) qui peut être directement pompé par un laser DFB sur puce, une microcomb à impulsion foncée est générée, qui présente une efficacité de pointe, une opération simple en fonctionnementet stabilité de longue date.Un tel peigne cohérent est utilisé pour entraîner des moteurs SIPH à base de CMOS contenant des fonctionnalités polyvalentes, qui peuvent être utilisées pour une large gamme d'applications (Fig.1).Sur la base de cette approche, des démonstrations au niveau du système sont présentées pour deux principaux domaines photoniques intégrés.(1) En tant que démonstration des communications, nous présentons une liaison de données basée sur l'émetteur-récepteur micrombomb-siph.(2) Pour la photonique micro-ondes, un filtre à micro-ondes compact est démontré avec une vitesse de reconfiguration au niveau des dizaines de microsecondes par un schéma de traitement de la ligne de retard multitap-puce, dont la bande passante réglable et la fréquence centrale flexible sont capables de soutenir la cinquième génération de cinquième génération (5G), traitement du signal radar et sur puce.Ce travail ouvre la voie à l'intégration complète d'un large éventail de systèmes optiques, et accélérera considérablement la prolifération des microcompres.
