光子芯片（Photonic chip）是一種利用光子學原理來傳輸和處理信息的微型芯片。與傳統的電子芯片不同，光子芯片使用光子（光的粒子）而不是電子來進行數據傳輸和計算操作。

光子芯片使用光波在芯片內部的光導道上傳輸和控制光信號，利用光的高速傳輸特性可以實現更快的數據傳輸速度和更大的帶寬。此外，光信號的傳輸也減少了電子信號在長距離傳輸過程中的損耗。

研究人員最近將磷化銦的發光特性和硅的光路由能力整合到了單一混合芯片中。這項成就使得當給磷化銦施加電壓時，光可以進入硅片的波導，產生持續的激光束，該激光束可以驅動其他的硅光子器件。這種基于硅片的激光技術可以廣泛地應用于計算機領域，因為采用大規模的硅基制造技術可以大幅度地降低成本。

最新的研究中，美國的科學家們首次成功地將超低噪聲激光器和光子波導集成到了單個芯片上。這一重要的突破使得在單個集成設備中使用原子鐘和其他量子技術進行高精度實驗成為可能，進而消除了某些應用中對大型光學平臺的需求。

這項技術的實現要等到1959年以后，當時集成電路的發明使得將所有組件封裝在一個芯片上成為可能。

研究團隊表示，能夠在集成硅光子學中使用此類激光器是一個重大的飛躍。研究人員Xiang表示：“在同一個芯片上，我們可以將有源器件和無源器件結合在一起。”下一步，他們計劃利用這些超低噪聲激光器來實現非常復雜的光學功能，例如精密計量和傳感。

對此項研究，美國科羅拉多大學博爾德分校的光學物理學家斯科特·迪達姆斯表示贊賞：“關于帶有光學隔離器的集成激光器的問題至少已經是產業關注的焦點了十年，而且沒有人知道如何在芯片上制造真正低噪聲的激光器。所以這是一個真正的突破。”他繼續說道：“像約翰·鮑爾斯這樣的人已經在這個領域工作了20年，所以他們知道基本的構建模塊，但要弄清楚如何讓它們完美地協同工作并不只是將各個部件螺栓固定在一起那么簡單。”

這項研究的成功促進了集成激光器的發展，使得在單個芯片上實現低噪聲激光器成為可能，并有望在未來的光子學應用中發揮重要作用。

光子芯片在通信領域具有廣泛的應用，如光通信、光纖通信和光網絡等。此外，光子芯片還可以在計算機領域中用于高速計算和數據處理任務，如光子計算和光子神經網絡等。

光子芯片技術目前仍在不斷發展中，尚存在一些挑戰，如集成復雜度和成本等。然而，隨著技術的進步和研究的深入，光子芯片有望成為未來高速通信和計算的重要組成部分。

編輯：黃飛