科学家研发硅光传算处理芯片，实现片间多模复用光互连，可兼容硅光流片工艺

科学家研发硅光传算处理芯片，实现片间多模复用光互连，可兼容硅光流片工艺

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网易

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https://m.163.com/dy/article/J45POJOC05119734.html

近日，香港科技大学（广州）童业煜教授团队在硅光传算处理芯片领域取得重要突破。该团队利用硅光集成芯片成功建立了多模复用和传算融合的片间光纤互连通信系统，有望以芯片集成方案降低应用成本和大规模实现。

图丨传算融合的硅光集成芯片（来源：Nature Communications）

在该研究中，该团队先是提出了四向对称的多模啁啾光栅耦合器结构，首次实现了可以高效率地、选择性激发 8 个光纤的线性偏振模式，并且能够兼容标准的硅光流片工艺。

结合亚波长 Mikaelian 透镜结构的模斑大小转换器，让芯光互连 IO 接口的尺寸能被压缩 35×35µm2。进而在传输效率、模式数目、结构尺寸上均能取得有效突破，这对于探索高密度的芯光互连接口和多模的光纤系统具有重要意义。

进一步地，为了解决模间信号串扰的问题，课题组利用马赫曾德干涉器构成的可重构片上光学网络，将信号传输与运算结合，让光计算加速的固有优势得以利用。从而实现只需通过片上光学网络的一次传输，就能解决多模信号光纤传输后的模间串扰问题。

最终，通过传算融合的硅光集成芯片，实验验证了 6 个偏振及模式信号的片间通信和信号光域处理。

图丨基于硅光传算处理芯片的多模光纤互连通信系统（来源：Nature Communications）

图丨芯光互连 I/O 器件的扫描电子显微镜图像（来源：Laser & Photonics Review）

图丨多模通信实测高速信号眼图及误码率（来源：Nature Communications）

图丨相关论文（来源：Laser & Photonics Reviews、Nature Communications ）

而在后续，“我们计划在硅基光子集成芯片技术中继续钻研，利用芯片原型方案解决光互连、光计算、光传感等领域产业应用的核心问题和关键难题。期待能够追赶世界领先的光电集成芯片技术，更希望可以推动成果产业化，用实际价值造福社会。”童业煜表示。

参考资料：

1. Kaihang LU†, Zengqi CHEN†, Hao Chen†, Wu Zhou, Zunyue Zhang, Hon Ki Tsang, and Yeyu Tong, Empowering high-dimensional optical fiber communications with integrated photonic processors, Nature Communications, 15, 3515, 2024.

2.Wu Zhou, Zunyue Zhang, Hao Chen, Hon Ki Tsang, and Yeyu Tong, Ultra-compact and efficient integrated multichannel mode multiplexer in silicon for few-mode fibers, Laser & Photonics Reviews, 18, 2300460, 2024.