上海交大苏翼凯团队：拓扑光力学推动信息技术新突破

上海交大苏翼凯团队：拓扑光力学推动信息技术新突破

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https://www.sohu.com/a/829354302_121798711

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https://www.sohu.com/a/829352894_121679925

3.

https://www.sohu.com/a/829354315_121798711

4.

https://www.opticsjournal.net/J/NewOptics/news/PT241125000066iFlIo.html

5.

https://otip.sjtu.edu.cn/member/YikaiSu

6.

https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20231011/189038.html

7.

https://www.physics.sjtu.edu.cn/kydt/1145.html

在“后摩尔时代”，传统电子芯片面临着计算速度和功耗的双重挑战。为突破这一技术瓶颈，上海交通大学苏翼凯教授团队在集成拓扑光子器件领域取得了重要进展，为新一代信息技术革命带来了新的希望。

随着大数据时代的到来，人工智能、万物互联和云计算等领域对高速率、大容量信息处理的需求日益迫切。然而，遵循摩尔定律的电子技术逐渐显露出其局限性，特别是在计算能力和能效方面。光子集成芯片凭借其高速率、大带宽、低功耗和高密度集成的优势，成为突破传统集成电路物理极限的关键技术。

苏翼凯团队的研究成果发表在《激光与光电子学进展》2024年第19期（10月）的创刊六十周年系列专题中，并被选为封面文章。该研究详细阐述了拓扑光子学在片上集成光子器件上的应用，重点介绍了三类基于拓扑光子学理论的光子器件：拓扑光源、拓扑无源器件和拓扑有源器件。

• 拓扑光源：作为集成光子学中最重要的组成部分，片上光源通过在芯片上发射特殊波长的光提供光信号。拓扑光子学的发展促进了基于拓扑光子态的片上光源的发展，如拓扑激光器和拓扑量子光源，它们对结构缺陷具有很强的鲁棒性。

• 拓扑无源器件：功分器作为片上集成器件中重要的器件之一，在拓扑光子学领域受到了广泛关注。各种拓扑功分器的研究不断涌现，如基于谷光子晶体的功率分配器，能够实现任意比例的功率分配。此外，拓扑滤波器也是一种重要的光处理器件，可以滤除不需要的波长，保留目标波长。

• 拓扑有源器件：为了将拓扑光子学引入可实际应用的领域，如全光路和通信系统，可调性是拓扑功能器件的重要特性。研究团队展示了多种可调光开关的设计，如基于谷光子晶体的超紧凑1×2拓扑热光开关，以及基于硅的拓扑光子2 × 2 热光开关。

拓扑光子器件的核心优势在于其拓扑边界态的稳健性。这种状态可以在存在材料缺陷与杂质的情况下依然保持稳定的传输性能。因此，拓扑光子器件能够抵御制造误差所带来的影响，从而实现高效的片上光电子器件功能。

在实际应用中，集成拓扑光子器件不仅能够提升数据传输的效率，还具有潜在的广泛应用前景。随着5G及未来6G通信技术的到来，这些光子器件在高速光网络中的使用将变得尤为重要。此外，拓扑光子学的研究还可能渗透到生物传感、量子计算等前沿领域，推动相关技术的发展。

虽然当前研究已取得显著成果，但苏教授也指出，实现大规模的集成光子器件面临诸多挑战，如波导损耗和材料兼容性等问题，这些都需要在未来的研究与技术发展中不断克服。随着微纳加工技术的不断进步，拓扑光子学有望在单个芯片上集成多种光子器件，实现更大的多功能性与紧凑性。

苏翼凯团队的研究成果不仅为科技创新提供了新视角，也为我们的日常生活与未来科技愿景铺设了道路。通过这篇文章，我们看到，拓扑光子学作为一种新兴的光子器件研究方向，以其独特的鲁棒性与高效能，正在逐渐成为集成光电子、通信网络等领域的关键技术。