莫納什大學(xué)、皇家墨爾本理工大學(xué)和阿德萊德大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究開(kāi)發(fā)了一種精確的方法來(lái)控制指甲大小的光子集成電路上的光電路。

發(fā)表在Optica雜志上的這項(xiàng)發(fā)展建立在最近創(chuàng)造了世界上第一個(gè)自校準(zhǔn)光子芯片的同一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作基礎(chǔ)上。

光子學(xué)，或使用光粒子來(lái)存儲(chǔ)和傳輸信息，是一個(gè)新興領(lǐng)域，支持我們創(chuàng)造更快、更好、更高效和更可持續(xù)的技術(shù)的需要。

可編程光子集成電路 (PIC) 在單個(gè)芯片內(nèi)提供多種信號(hào)處理功能，并為從光通信到人工智能的各種應(yīng)用提供有前途的解決方案。

無(wú)論是下載電影還是讓衛(wèi)星保持在軌道上，光子學(xué)正在從根本上改變我們的生活方式，將大型設(shè)備的處理能力徹底改變到人類指甲蓋大小的芯片上。

今年早些時(shí)候，莫納什大學(xué)、皇家墨爾本理工大學(xué)和阿德萊德大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種先進(jìn)的光子電路，可以改變光子技術(shù)的速度和規(guī)模。然而，隨著 PIC 的規(guī)模和復(fù)雜性的增長(zhǎng)，它們的表征和校準(zhǔn)變得越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。

莫納什大學(xué)研究員 Mike Xu 教授說(shuō)：“我們?cè)谛酒咸砑恿艘粭l通用參考路徑，可以穩(wěn)定準(zhǔn)確地測(cè)量‘主力’路徑的長(zhǎng)度（相位、時(shí)間延遲）和損耗?！?/p>

“通過(guò)發(fā)明一種新方法，即分?jǐn)?shù)延遲方法，我們已經(jīng)能夠從不需要的信息中分離出想要的信息，從而實(shí)現(xiàn)更精確的應(yīng)用?！?/p>

以前，芯片是通過(guò)連接到復(fù)雜且昂貴的外部設(shè)備（稱為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀）來(lái)測(cè)量/校準(zhǔn)的；但是，與它的連接會(huì)引入由振動(dòng)和溫度變化引起的相位誤差。通過(guò)將參考放在實(shí)際芯片上，測(cè)量不受這些相位誤差的影響。

“在我們?cè)缙诘墓ぷ髦?，我們使用了‘Kramers Kronig’方法來(lái)消除所需測(cè)量中不需要的誤差，但分?jǐn)?shù)法需要的光功率要小得多，才能達(dá)到給定的精度，”莫納什大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程系的 ARC 獲獎(jiǎng)?wù)?Arthur Lowery 教授說(shuō)。

“這意味著我們可以獲得對(duì)芯片狀態(tài)的可靠測(cè)量，因此能夠?yàn)樗璧膽?yīng)用程序準(zhǔn)確地編程，例如光學(xué)計(jì)算機(jī)中的模式識(shí)別，或從光通信網(wǎng)絡(luò)中榨取額外的容量?！?/p>

這項(xiàng)工作是對(duì) 2020 年開(kāi)始的一項(xiàng)研究的補(bǔ)充，該研究開(kāi)發(fā)了一種新型光學(xué)微梳芯片，該芯片每秒能夠傳輸 30 太比特，是整個(gè)國(guó)家寬帶網(wǎng)絡(luò)記錄數(shù)據(jù)的三倍。

在下一發(fā)展階段，在新宣布的 ARC 光學(xué)微梳（Optical Microcombs）和突破科學(xué)卓越中心 (COMBS) 內(nèi)，該研究團(tuán)隊(duì)將探索光子芯片如何使用多種波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)超快信息處理和機(jī)器智能。

“光子集成電路的復(fù)雜性正在迅速增加，需要突破才能校準(zhǔn)和控制它們。我們開(kāi)發(fā)的技術(shù)克服了這一挑戰(zhàn)，確保電路可以穩(wěn)健地用于模式識(shí)別等應(yīng)用，”來(lái)自阿德萊德大學(xué)的安迪博斯博士說(shuō)。

審核編輯 ：李倩