毫米波与太赫兹技术是 6G 通信、高精度成像、光谱分析的核心，但传统电子方案在 100GHz 以上频段，面临带宽窄、相位噪声大、集成难等瓶颈。
2026年5月5日，美国国家标准与技术研究院（NIST）、科罗拉多大学的Scott B. Papp团队联合弗吉尼亚大学团队在《Nature Photonics》发表重磅成果：基于微腔孤子光混频，研制出芯片级宽带毫米波频率合成器，实现从直流到超 1THz的连续可调输出，为下一代高频电子系统打开新路径。
该合成器核心是双微腔孤子光频梳。泵浦激光经强度调制产生双泵浦光，驱动两个氮化硅微谐振器生成高相干孤子微梳；通过相位锁定双梳重复频率差，将低频时钟的高稳定度 “搬移” 至毫米波与太赫兹频段。
高频信号由改进型单行载流子光电二极管（MUTC-PD） 实现光电解调，工作带宽达500GHz，3dB 带宽 128GHz，在 160GHz 仍保持高响应度。
三大突破，颠覆传统频率源
超宽调谐：覆盖直流 —300GHz，最高拓展至 >1THz，单芯片覆盖微波、毫米波、太赫兹多频段。
超高稳定：1 秒频率稳定度Allan 偏差 3×10⁻¹²，150GHz 信号在 100kHz 频偏处相位噪声低至−83dBc/Hz，性能超越先进 CMOS 与 SiGe 工艺电子合成器。
芯片级集成：双微梳、加热器、耦合器单片集成，向低功耗、小型化高频源迈出关键一步。
团队还实现精细频率调谐：150GHz 信号步进1.8Hz，满足超高分辨率光谱需求；粗调步进 1GHz，13GHz 范围内无缝覆盖。
该技术突破电子器件高频瓶颈，以光子学的大带宽、低噪声、高集成优势，为6G 无线通信、太赫兹雷达、精密光谱等领域提供紧凑型高性能频率源。
