光电集成芯片是实现光信号在芯片级尺寸传输、路由、调制、探测与解调的核心载体。面向下一代光通信、无线通信、精密测量与显示等国家重大战略需求，我们聚焦硅基光电子集成平台上的多维复用、可编程光处理与混合集成技术，开展硅基微光梳阵列、微波光子射频一体化前端和宽谱精密光谱仪芯片等核心器件及系统集成研究。当前研究主要包括：

（i）光电芯片设计自动化与工艺设计包开发

围绕硅和氮化硅光子集成平台，构建覆盖器件建模、版图设计、仿真验证和流片验证的工艺设计包及自动化设计流程。重点发展波导、微环谐振器、法布里–珀罗谐振器、亚波长光栅和萨格奈克环反射器等基础光子结构，通过色散工程、偏振不敏感设计和低损耗波导刻蚀等技术，并引入AI智能体辅助设计，为高Q值谐振、宽谱平坦响应和双偏振工作提供设计与工艺支撑。

（ii）器件架构与模块级集成优化

通过基础光子器件的功能级联与模块集成，结合热光调谐、铁电调控及基于量子限域效应的电光调制机制，提升集成芯片的工作带宽、光谱分辨率、通道一致性、镜频抑制比和动态调谐能力。目前已实现重复频率可调的微光梳阵列、Tbps级相干光传输、8通道射频信道化接收、光子边缘计算和皮米级高分辨光谱探测。

（iii）芯片运行机制与软硬件协同解算

探索“光芯—电路—算法”深度协同的设计方法，发展GPU加速的方法，突破芯片硬件物理分辨率和自由光谱范围的限制。在此基础上，推进硅基微光梳阵列、微波光子信道化接收前端和宽谱计算光谱仪芯片的体系化集成，构建面向高速相干光通信、宽带微波光子接收与便携式光谱传感的高性能、低功耗、可集成光电芯片系统。

相关论文

J. Wu et al., Nature Communications 16(564)

P. Zeng et al., Advanced Materials 38(17)

G. Wu et al., Physical Review Letters 135(11)

H. Wang et al., Journal of Lightwave Technology 44(10)