卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员开发出一款新型光学组件，利用先进制造工艺，实现了高速、低成本且可靠的数据传输。这种新型电光调制器能够通过光纤高效传输数据，并且可以在标准半导体晶圆上以较低成本进行大规模量产。随着人工智能应用的迅猛发展和数据流量的持续攀升，数据中心和光纤网络正逼近性能极限，这项成果因此显得尤为关键。相关研究已发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

与现代计算机芯片类似，这款调制器同样可以采用成熟的半导体工艺制造。研究团队将作为调制器核心材料、具有优异导光性能的钽酸锂，与微电子领域成熟的芯片制造技术相结合。此前，这两类技术从未在同一工艺链中协同使用，如今首次实现了可靠的大规模生产路径。

依托成熟工艺的大规模制造

光调制器负责将电信号转换为光脉冲，是高速互联网的基础组件，也非常适合用于人工智能训练等需要处理海量数据的场景。不过，本次工作的关键在于制造工艺的创新。

“真正的突破在于铜电极及其制造方式，”KIT 光子学与量子电子学研究所（IPQ）所长 Christian Koos 教授解释道。与此前常用的金相比，铜在信号传输方面表现更佳。

此外，铜还能形成极为平整的表面，从而降低能量损耗，使组件运行更高效。铜电极采用的是在电子计算机芯片生产中已被验证数百万次的工艺流程。与早期方法不同，这一工艺能够制备出近乎镜面般光滑的表面，使光学微芯片更容易与电子芯片实现高质量连接。这不仅简化了调制器的制造过程，也提升了其与现有电子系统的集成度。

高数据速率与长期稳定运行

KIT 团队的实验结果表明：“该调制器可以实现非常高的数据速率，更重要的是，它在运行过程中保持稳定，无需我们不断重新调整设置，”同为 IPQ 成员的 Alexander Kotz 表示。

在传统系统中，持续运行时频繁的参数重调既增加成本，又提高系统复杂度，还会带来额外能耗。考虑到数据中心和人工智能集群中此类组件的部署规模往往以百万计，减少维护和调节需求的意义尤为突出。

目前，这款调制器的数据传输速率已超过 400 吉比特每秒。这一速度大致相当于同时传输约 8 万个高清视频流（每个视频流 5 兆比特每秒），或同时传输 8 部完整高清电影。Kotz 指出：“我们正在逼近当今技术的极限。借助更强大的控制电子设备，数据速率还有进一步提升的空间。”

Koos 总结道：“快速、经济、可靠且适合工业规模生产——这一组合使该技术极具吸引力，尤其适用于那些已经在处理器间数据交换方面遭遇瓶颈的数据中心和人工智能集群。”