线宽千倍缩小！单芯片激光助攻次世代光通信

格拉斯哥大学（University of Glasgow）研究团队近日在《Science Advances》发布最新成果，开发出全球首款单芯片集成窄线宽激光（MOIL-TISE），线宽仅983 Hz，刷新半导体激光的性能记录。

随着数据中心对带宽需求不断增加，光通信正从800G快速推进到1.6T甚至3.2T。在高速相干光传输中，激光光源是最关键的组件之一。光纤系统就像电台收音，激光是“电台频率”。频率不准或飘移，听到的就是杂音；激光若不稳定，传输数据也会失真。因此，线宽大小直接决定了信号的清晰度与稳定性。那为什么线宽要做得越窄呢？因为线宽越窄，信号就越干净稳定，不仅能承载更多资讯，也能传得更远，错误率更低。

目前业界常见的光通信激光包含DFB（分布式反馈激光）与EML（电吸收调制激光器），广泛用于数据中心的可插拔光模块；更高端的ECL（外腔激光）则能压到kHz级线宽，应用于长距离相干光通信，但需要庞大的外部腔体。以英伟达为例，其GPU服务器通过InfiniBand高速互联技术搭配CPO（共封装光学）模块连接，里面仍依赖DFB/EML或插件式激光源（ELS），并靠DSP（数字信号处理器）去修正噪声。这些技术成熟，但缺点是模块体积大、能耗高，不仅增加散热难度，也推升了成本。

相较之下，格拉斯哥大学提出的MOIL-TISE单芯片激光走出了一条新路。研究团队在InP基板上，首次将激光腔体（TISE）与微环共振器（MRR）单芯片集成，实现Hz级超窄线宽，把原本需要外部模块才能做到的稳定化功能，浓缩在仅1000 μm × 0.4 μm的单芯片激光结构中，比头发还要细上百倍。这个设计让激光线宽从MHz级直接压缩到983 Hz，比现有DFB/EML稳定上千倍，性能甚至逼近高端ECL，但体积更小、制程也更简单。