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在过去的十年中，微梳引发了从光通信到计量学的大量应用。尽管部署方式多种多样，但大多数基于微梳的系统都依赖大量笨重的元件和设备来实现其所需的功能，这既复杂又昂贵且耗电。相比之下，基于代工的硅光子学 (SiPh) 在以可扩展和低成本方式提供多功能方面取得了显著成功，但其可用的基于芯片的光源缺乏并行化能力，这限制了 SiPh 的应用范围。
2022年5月18日，北京大学王兴军及加州大学圣巴巴拉分校John E. Bowers共同通讯（北京大学为第一单位）在Nature 在线发表题为“Microcomb-driven silicon photonic systems”的研究论文，该研究通过使用节能且操作简单的铝-镓-砷化绝缘体微梳源将这两种技术结合起来，以驱动互补的金属-氧化物-半导体 SiPh 引擎。
该研究分别介绍了用于光学数据传输和微波光子学的两个重要的芯片级光子系统。演示了一种基于微梳的集成光子数据链路，基于具有每秒 2 兆比特的聚合速率的脉冲幅度四级调制方案，并且使用时间拉伸方法构建了具有高集成度的高度可重构的微波光子滤波器。微梳和 SiPh 集成组件的这种协同作用是迈向下一代完全集成光子系统的重要一步。
集成光子学正在深刻影响数据通信和信号处理。过去十年的一个关键发展是Kerr微梳的演示，它提供了由微谐振器产生的相互相干和等距的光学频率线。随着最近展示的各种基于微梳的光电系统，这些集成光源有望将集成光子学的应用空间扩展到更广泛的范围。然而，尽管微梳集成取得了巨大进步，但在几乎所有利用微梳技术的系统级演示中，无源梳状发生器仍然是唯一的集成组件。系统的其余部分，包括梳状泵浦激光器、无源和有源光学元件以及支持电子设备，通常依赖于笨重、昂贵且耗电的设备，从而削弱了集成光子学的优势。相比之下，硅光子学 (SiPh) 技术的进步为小型化光学系统提供了可扩展且低成本的解决方案，这得益于互补金属氧化物半导体 (CMOS) 兼容制造。这些“光子引擎”已在数据互连中商业化，并广泛应用于其他领域。然而，基于代工的绝缘体上硅 (SOI) 光子集成电路 (PIC) 缺少的一个关键要素是多波长光源。例如，当前最先进的光子收发器模块包含用于波分复用 (WDM) 的八通道分布式反馈激光器 (DFB) 阵列。在这样的系统中增加通道数需要大量的设计工作，例如线间间距稳定和增加装配工作量。此外，通道线之间缺乏相互相干性限制了许多应用，例如精确的时频计量。尽管连接这两种技术对于解决上述双方的问题至关重要，但直到现在，这种组合仍然难以捉摸。以前，虽然微梳和其他光子组件的组合在光学计算、原子钟和合成器系统中显示出潜力，但这些集成演示通常依赖于不适合大批量生产的专门制造工艺。此外，需要高性能分立光学元件和电子元件的梳状启动和稳定技术显著增加了操作复杂性和系统尺寸。这些困难，以及系统操作中多通道匹配和其他预处理的额外支出，迄今为止阻碍了功能性激光微梳系统的实施。基于微梳的 SiPh 光电系统（图源自Nature ）在这里，该研究在结合这两种基本技术方面迈出了关键一步。使用可直接由 DFB 片上激光器泵浦的绝缘体上铝镓 (AlGaAs) (AlGaAsOI) 微谐振器，生成暗脉冲微梳，具有最优的效率，操作简单和长期稳定性。这种相干梳用于驱动基于 CMOS 代工厂的 SiPh 引擎，该引擎包含多种功能，可用于广泛的应用。在这种方法的基础上，针对两个主要的集成光子学领域进行了系统级演示。(1) 作为通信演示，该研究展示了一种基于 microcomb-SiPh 收发器的数据链路，具有 100-Gbps 脉冲幅度四级调制 (PAM4) 传输和 2-Tbps 数据中心总速率。（2）对于微波光子学，通过片上多抽头延迟线处理方案展示了具有数十微秒级重构速度的紧凑型微波滤波器，其可调带宽和灵活的中心频率能够支持第五代（ 5G）、雷达和片上信号处理。这项工作为全面集成广泛的光学系统铺平了道路，并将显著加速下一代集成光子学的微梳和 SiPh 技术的扩散。https://www.nature.com/articles/s41586-022-04579-3
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