在单芯片上集成光子和太赫兹电路进行测试，产生的太赫兹波由背面的金镜收集。
近日，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）与哈佛大学科学家合作，研制出了一款新型集成芯片，实现了太赫兹波与光信号的相互转换。相关成果以《Photonics-integrated terahertz transmission lines》为题发表于最新一期《自然·通讯》杂志，有望推动通信、传感、光谱学和计算等领域紧凑且高能效设备的开发。
太赫兹波是指电磁谱中频率高于微波（用于Wi-Fi等电信技术）但低于红外光（用于激光和光纤技术）的波段。其短波长特性使得太赫兹（THz）信号能够以极高速度传输海量数据，在6G通信、无损检测、医疗成像等领域展现出巨大潜力，但如何让其与现有光通信技术无缝衔接，一直是困扰科学家的难题。
2023年，该研究团队曾利用超薄铌酸锂光子芯片，实现了激光调控太赫兹波的突破。该芯片在连接激光束时可产生可精确调谐的太赫兹波。如今，他们更进一步，开发了一种新型设计，不仅能生成太赫兹波，还能将传入的太赫兹波转换为光信号进行探测。这种双向转换能力，标志着太赫兹—光融合技术迈上新台阶。
太赫兹与光子学在单芯片上的集成。
从太赫兹雷达到6G通信
该芯片的核心创新点在于，将称为“传输线”的微米级结构嵌入此前研制出的铌酸锂芯片上。这些传输线如同芯片级射频电缆，可引导太赫兹波在芯片上传播。并通过在附近放置第二个微米结构来引导光波，实现了以极低的能量损耗增强了两种波之间的相互作用和转换。
研究团队通过微型电路设计在同一平台上控制光和太赫兹脉冲的方法，将光子电路和太赫兹电路结合在单一设备上，将带宽提高了近五倍（从680 GHz到3.5 THz）。
光子学集成宽带太赫兹发射器。
该混合设备生成的宽带太赫兹信号可用于开发太赫兹雷达，实现毫米级误差测距。此外，由于其紧凑且高能效的设计，该芯片还可与激光器、光调制器和探测器等现有光子设备兼容。该团队正致力于将芯片设计完全微型化，以实现与下一代通信和测距系统（如用于自动驾驶汽车的设备）的无缝集成，也有望在6G高速通信领域发挥重要作用。
