日本早稻田大学理工学术院北智洋教授团队近日成功开发出一种超小型光回路监测器，该技术能将光电流放大至传统设备的340倍，同时保持极低的信号损耗。这项成果发表于2026年3月4日的《IEEE Journal of Lightwave Technology》期刊，标志着硅光集成技术在高精度监控领域取得重大突破。
随着生成式人工智能的爆发式增长，全球AI数据中心对光通信的需求急剧上升。日本作为全球半导体和精密制造强国，其硅光产业正面临从传统电互连向光互连转型的关键期。在大规模光通信芯片中，如何在不干扰主信号传输的前提下，实时、精准地监测内部光强和共振状态，成为制约系统稳定性的核心难题。传统监测方案往往需要牺牲信号强度或增加功耗，难以满足未来数据中心和自动驾驶传感器的高标准要求。
研究团队创新性地利用硅波导中的“多模干涉”原理，设计出一种无需特殊材料、无需外部电流放大器的纯硅结构监测器。该设备长度仅为4.7微米，插入损耗低至0.03分贝，相当于在光路中几乎不产生任何阻碍。通过优化电极位置，团队利用光场集中效应显著提升了光电导增益，在保持低损耗的同时，将光电流检测灵敏度提升至传统硅PIN型探测器的340倍。这种设计不仅解决了高灵敏度与低损耗之间的技术矛盾，还大幅降低了功耗和芯片占用面积。
实验数据显示，该监测器在宽波范围内均能保持优异性能，并成功集成至环形谐振器中，实现了对共振峰的高精度捕捉。这意味着在大规模光路中部署多个监测点时，不会因累积损耗而影响整体通信质量。此外，由于完全基于标准硅工艺制造，该技术与现有日本及全球主流的硅光产线高度兼容，具备极高的量产潜力和成本优势。
这项技术不仅适用于AI数据中心的高速光互连，还能广泛应用于激光雷达（LiDAR）等精密传感领域。在自动驾驶和3D成像系统中，光路的微小波动都会影响测量精度，该监测器能够实时反馈并辅助系统自动校准，从而提升传感器的稳定性和探测距离。未来，团队计划将其进一步拓展至太赫兹通信和相干光通信领域，为下一代超高速、低延迟的融合通信网络奠定硬件基础。