2026年4月21日——荷兰特温特大学与哈佛大学的科研团队开发出一种在光子芯片上产生高强度紫外光的新方法，其功率水平足以满足实际应用需求。这项技术首次在芯片上实现了毫瓦级紫外光输出，对量子技术、光学原子钟及精密测量设备发展具有重要意义。

集成化光源是现代技术的核心元件。例如数据通过红外光在光纤中传输，但传感和量子计算等领域需要可见光或紫外光。目前芯片主要适配较长波长。“每种应用都需要特定颜色的光，”论文作者之一基斯·弗兰肯解释道，“而对于紫外光这样的短波长，集成光源的性能始终不尽如人意。”

从红光到紫外光：双光子合而为一

研究团队通过巧妙的转换过程突破了这个瓶颈。他们以相对成熟的芯片级红光生成为起点，将其转化为紫外光。该过程中两个红光光子会融合成一个紫外光子。此前该方法在芯片上仅能产生微光输出，而本次研究实现了数毫瓦的有用紫外光输出，较先前成果提升约百倍。

薄膜铌酸锂技术

该团队采用哈佛大学首创的薄膜铌酸锂芯片技术，这种材料近年来因其特殊性质备受关注。研究人员在这种材料上构建了独特的波导结构——一种可在芯片上传导并约束光的纳米级通道。他们精确调控了近两厘米长的波导结构，首先以数十个原子直径的精度测量其形貌。

通过在波导两侧布设电极，团队以每毫米上千次的频率周期性反转材料晶体结构取向。沿波导交替开关的电压形成实现光子转换的特定图案。每个波导上约一万个电极均具有独特性，与芯片对应位置的波导精确形状相匹配。

“传统设计将电极置于波导旁侧，而我们的电极直接集成在波导上，”弗兰肯指出，“这要求在整个厘米级芯片上实现50纳米加工精度，但带来了更精准的控制，红光至紫外光的转换效率显著提升。”

从量子计算机到光学原子钟

该突破性进展对目前体积庞大、造价高昂且难以规模化的技术尤为重要。量子计算机就是典型例证。“要实现这类系统的规模化，必须开发芯片级光源，”弗兰肯强调。光学原子钟同样受益，这种能探测引力差异的超精密设备经芯片化后可适用于卫星等空间场景。

此项技术已超越学术论文范畴，相关核心技术通过特温特大学衍生企业Sabratha实现产业化。这家初创公司专注于薄膜铌酸锂技术，致力于为电信和无线通信领域提供可扩展的光子芯片解决方案。