1970年，康宁公司造出第一根低损耗光纤，人类从此进入了光通信时代。半个多世纪后的2026年，加州理工学院等机构的研究团队在《自然》杂志上发布了一项里程碑式成果：首次将构成光纤核心的“神奇材料”——锗硅酸盐（Ge-silica），以完全兼容现有CMOS半导体工艺的方式集成到光子芯片上，实现了从紫光（458nm）到红外光（1550nm）全波段的“光纤级”超低损耗传输。

传统光子芯片在短波长（可见光与近红外波段）下面临两大损耗机制：表面瑞利散射与材料吸收。波长越短，光越容易受表面粗糙度影响而散射。虽然二氧化硅与掺锗二氧化硅在光纤中早已表现出极低的材料吸收，但将其转化为平面集成光子电路，却一直面临巨大的工艺挑战。

研究团队的突破在于：利用等离子体增强化学气相沉积技术，结合深紫外步进式光刻和干法刻蚀，在硅晶圆上制备出高质量的锗硅酸盐波导。关键一步是引入高温回流退火工艺——借助锗硅酸盐的低黏度特性，让波导侧壁在表面张力作用下实现原子级平滑，将散射损耗降至最低。

测试结果令人震撼：在1064nm波长处，本征Q值达到4.63亿，对应波导损耗仅0.08dB/m。这个数字接近1970年第一根低损耗光纤的水平。在传统芯片损耗最大的紫光波段（458nm），损耗为0.49dB/m，比此前最佳记录降低了整整13dB。

更关键的是，该平台无需高温退火即可实现1550nm处0.15dB/m的超低损耗，比现有未退火平台在C波段的损耗降低10倍以上。这意味着它可以与温度敏感器件直接集成，解决了高性能与可集成性长期矛盾的问题。

研究团队演示了三个关键应用：

一是光学频率梳。通过精密设计波导几何形状，在单个微环谐振腔内直接产生了孤子光学频率梳，重复频率21.2GHz。

二是片上布里渊激光。通过锗掺杂降低波导芯的纵向声速，实现光场与声场的同时局域，演示了高效的受激布里渊激光。

三是赫兹级超窄线宽激光。将超高Q值微环与半导体激光器集成，在632nm、512nm和444nm波长分别实现15赫兹、12赫兹和90赫兹的极限线宽。

这项技术的深远意义在于：它让光子芯片第一次拥有了光纤级别的传输性能，而制造工艺却完全兼容现有半导体产线。从光计算到量子网络，从生物成像到水下通信——当光子在芯片上不再“摔跤”，整个光子学产业的天花板被一举抬升。