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文 |昕昕

前言

哥伦比亚大学有群搞工程的老师和学生，本来就想给激光雷达项目整个亮一点的光束，结果玩着玩着就玩脱了——他们往芯片里猛灌功率，突然发现芯片开始"吐彩虹"了。

这可不是什么RGB信仰灯效果，而是搞出了传说中的"频率梳"。

啥是频率梳？简单说就是把一束激光掰成几十种不同颜色的光，而且这些光还互不干扰，每个颜色都能单独传数据。

这波操作直接把《自然光子学》期刊编辑看傻了，论文妥妥发表。

关键是，以前想搞出这玩意儿得用大型激光器和一堆贵得要死的设备，实验室堆满还不一定能成。

现在人家直接压缩到一个芯片上了，这相当于把整个健身房塞进了智能手环，省钱省地儿还省心。

把"嘈杂"激光驯服成乖宝宝的神仙操作

这帮研究者面临的第一个大boss就是多模激光二极管，这货虽然功率爆表，能量杠杠的，但光束质量堪比"社死现场"——乱成一锅粥。

你说这种激光平时切个金属、搞个医疗设备啥的还行，但要用在精密通信上？那不是闹着玩嘛。

前博士后、现在在Xscape Photonics当首席工程师的安德烈斯·吉尔-莫利纳就琢磨了个招儿：用硅光子学给这个暴躁老哥做"心理辅导"。

他们设计了个锁定机制，就像给狂野的哈士奇套上牵引绳，硬生生把杂乱无章的光束梳理得服服帖帖。

光被"净化"之后，芯片自带的非线性光学特性就开始发功了——一束强光进去，几十种颜色的光整整齐齐地出来，间隔均匀得像阅兵方阵，这就是频率梳的经典pose，看着就赏心悦目。

现在数据中心有多苦逼？ChatGPT这些AI大模型训练一次，服务器之间传的数据量能把人看晕，传统的单波长激光器就像独木桥，一次只能过一个人，遇到AI这种"春运级流量"直接歇菜。

频率梳的出现就相当于把独木桥升级成了几十车道的高速公路——一根光纤里同时跑几十个不同颜色的光信号，每个都能传数据，这就是业内大名鼎鼎的"波分复用"技术。

吉尔-莫利纳同学说得直白："数据中心现在对多波长光源的需求大到爆炸。我们这技术能把一个超强激光器变成芯片上几十个干净利落的高功率通道。啥意思？就是以前摆一整面墙的激光器机架，现在一个巴掌大的芯片就搞定了。省钱、省地儿，系统还更快更省电。"

这对于被AI训练成本折磨到怀疑人生的数据中心运营商来说，简直是天降甘霖，毕竟电费账单看多了真的会emo的。

不止数据中心，这技术到处都是宝

量子计算：搞量子纠缠需要频率梳，以前的设备大得能占半个实验室，现在芯片化了，便携式量子设备不是梦，说不定哪天真能掏出个"量子手机"。

自动驾驶：激光雷达现在又贵又大，芯片级频率梳能提供多波长测距，精度更高还能省钱。特斯拉马斯克看了都得点赞。

光学时钟：这玩意儿精度已经到10的负19次方秒了——啥概念？就是宇宙诞生到现在误差不到一秒，GPS定位、金融交易都靠它，芯片化之后应用场景还能更广。

便携光谱仪：以前高分辨率光谱分析得扛着大设备跑，现在小型化了，环境监测、医疗诊断都能用，想象一下拿个手持设备就能分析水质、检测疾病，多方便。

从实验室到量产：理想很丰满，现实有点骨感

当然了，技术再牛也得能量产才行，现在面临几个硬茬子。

制造精度：频率梳对工艺要求高到变态，波导粗细、材料纯度、表面光滑度都得卡死标准，这可不是流水线随便一造就行的。

系统集成：光有光源不够啊，还得配调制器、探测器、放大器...这一堆东西都塞一个芯片上，还得保证各自性能不打折扣，难度堪比在针尖上跳芭蕾。

散热问题：高功率激光器发热量不是开玩笑的，而频率梳又对温度特别敏感，芯片这么小的地方管理热量，就像在桑拿房里保存冰激凌，考验工程师的智商和发际线。

不过产业界已经开始行动了，好几家光子学公司在评估商业化可行性，数据中心大佬们也在算账——要是真能省电费还提升性能，那必须安排上啊。

市场分析说硅光子学这几年要起飞，芯片级频率梳铁定是主角之一。

结语

这个故事最有意思的地方在哪儿？就是人家本来只想搞个亮点的激光束，结果无心插柳柳成荫，整出了可能改变互联网基础设施的黑科技。

这就是科研的魅力——最重要的突破经常来自最不经意的观察，说不定哪天又有人在实验室瞎捣鼓，突然喊一句"卧槽这啥情况"，然后又是一个诺奖级发现。

所以科学家们平时看起来正经八百的，其实干的活儿跟"玩儿"也差不多，只不过人家玩出了能改变世界的成果，而我们普通人最多就是玩出个表情包...