光子芯片，取得重大进展
2022.12.17
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莫纳什大学、皇家墨尔本理工大学和阿德莱德大学领导的研究开发了一种精确的方法来控制指甲大小的光子集成电路上的光电路。 发表在Optica杂志上的这项发展建立在最近创造了世界上第一个自校准光子芯片的同一个团队的工作基础上。 光子学，或使用光粒子来存储和传输信息，是一个新兴领域，支持我们创造更快、更好、更高效和更可持续的技术的需要。 可编程光子集成电路 (PIC) 在单个芯片内提供多种信号处理功能，并为从光通信到人工智能的各种应用提供有前途的解决方案。 无论是下载电影还是让卫星保持在轨道上，光子学正在从根本上改变我们的生活方式，将大型设备的处理能力彻底改变到人类指甲盖大小的芯片上。 今年早些时候，莫纳什大学、皇家墨尔本理工大学和阿德莱德大学的研究人员开发了一种先进的光子电路，可以改变光子技术的速度和规模。然而，随着 PIC 的规模和复杂性的增长，它们的表征和校准变得越来越具有挑战性。 莫纳什大学研究员 Mike Xu 教授说：“我们在芯片上添加了一条通用参考路径，可以稳定准确地测量‘主力’路径的长度（相位、时间延迟）和损耗。” “通过发明一种新方法，即分数延迟方法，我们已经能够从不需要的信息中分离出想要的信息，从而实现更精确的应用。” 以前，芯片是通过连接到复杂且昂贵的外部设备（称为矢量网络分析仪）来测量/校准的；但是，与它的连接会引入由振动和温度变化引起的相位误差。通过将参考放在实际芯片上，测量不受这些相位误差的影响。 “在我们早期的工作中，我们使用了‘Kramers Kronig’方法来消除所需测量中不需要的误差，但分数法需要的光功率要小得多，才能达到给定的精度，”莫纳什大学电气和计算机系统工程系的 ARC 获奖者 Arthur Lowery 教授说。 “这意味着我们可以获得对芯片状态的可靠测量，因此能够为所需的应用程序准确地编程，例如光学计算机中的模式识别，或从光通信网络中榨取额外的容量。” 这项工作是对 2020 年开始的一项研究的补充，该研究开发了一种新型光学微梳芯片，该芯片每秒能够传输 30 太比特，是整个国家宽带网络记录数据的三倍。 在下一发展阶段，在新宣布的 ARC 光学微梳（Optical Microcombs）和突破科学卓越中心 (COMBS) 内，该研究团队将探索光子芯片如何使用多种波长来实现超快信息处理和机器智能。 “光子集成电路的复杂性正在迅速增加，需要突破才能校准和控制它们。我们开发的技术克服了这一挑战，确保电路可以稳健地用于模式识别等应用，”来自阿德莱德大学的安迪博斯博士说。
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