来源：中国光学期刊网

Jiayang Qi, Entao Wang, Jingya Xie, Liang Qiu, Alexander P. Shkurinov, Yiming Zhu, Songlin Zhuang, Lin Chen, "Low-loss terahertz topological transmission in a siliconbased ridge waveguide platform," Chin. Opt. Lett. 24, 021303 (2026)

    太赫兹（THz）波段位于微波与红外之间，兼具超宽带宽和低光子能量等独特优势，在未来6G无线通信、片上高速互连等领域展现出应用前景。然而，现有的太赫兹系统仍高度依赖自由空间器件，系统体积大、稳定性有限，难以满足高度集成与规模化应用的需求。

    硅基太赫兹集成光子学因材料损耗低且与CMOS工艺完全兼容，被认为是实现片上太赫兹系统的理想技术路线。其中，硅基脊型波导具有模式约束强、结构紧凑等优势，但在该平台上实现宽带、低损耗且对加工误差不敏感的信号路由与功率耦合机制仍然是一个关键挑战。传统定向耦合器和干涉型结构在太赫兹尺度下对几何参数高度敏感，制造偏差往往会导致性能显著退化。

    为解决上述问题，上海理工大学陈麟团队联合莫斯科大学等研究人员，设计了一种基于Rice-Mele模型的四通道波导阵列结构；通过沿传播方向对波导宽度与间距进行周期性调制，实现了拓扑参数在实空间中的连续演化。相关成果发表在Chinese Optics Letters 2026年第24卷第2期。

    理论研究表明，在太赫兹波段电磁场的矢量特性会引入显著的跨波导耦合效应。这一效应突破了传统近邻耦合模型的适用范围，并在有效哈密顿量中起到关键作用，从而打破体系的传输对称性，诱导出非对称的拓扑泵浦行为。实验方面，研究团队采用标准光刻与深反应离子刻蚀工艺，在高阻硅衬底上制备了脊型波导阵列，并在159-171 GHz频段内开展了系统测试。实验结果显示，当从不同输入端口激励时，体系表现出显著不同的传输行为，验证了非对称拓扑传输机制的存在，如图1所示。

图1硅基脊波导阵列中的非对称拓扑泵浦实现了宽带、低损耗且具有方向选择性的太赫兹信号传输

    该工作在CMOS兼容的硅基太赫兹平台上实验演示了非对称拓扑泵浦驱动的定向传输机制。相较于此前基于金属波导或光子晶体结构实现的太赫兹拓扑系统，该硅基脊波导平台在本征传播损耗、工作带宽以及加工兼容性方面具有明显优势。实验结果表明，该结构不仅在宽频段内实现了超过15 dB的方向性对比度，而且在波导宽度存在±50μm制造偏差的情况下仍能保持稳定的传输性能，充分体现了拓扑机制赋予器件的鲁棒性。

    该工作将拓扑光子学中的泵浦机制成功引入实际可加工的硅基太赫兹器件中，并揭示了跨波导耦合在太赫兹拓扑传输中的关键作用。这表明，即使在非理想加工条件下，拓扑保护机制仍然能够在现实硅基平台中发挥重要作用。未来，研究团队计划进一步增加波导通道数量，构建多输入多输出太赫兹拓扑网络；同时引入相变材料或其他可调介质，实现动态可重构、可编程的太赫兹拓扑集成芯片，以满足复杂系统应用需求。