來自英國南安普頓大學和法國波爾多德Optique研究所的研究人員發(fā)現(xiàn),通過控制光照來使得硅芯片實現(xiàn)可編程邏輯。硅光子學是下一代芯片技術(shù)和光通信技術(shù)的根基,定位于實現(xiàn)光學互連、微波光子電路以及集成光學傳感器等新興應用。
研究人員認為,雖然光子芯片一般都是“硬連接”的,但是通過光學器件的重構(gòu)可以使得光線走向更加靈活自由,使得可編程光學電路稱為一種可能。他們稱,“空間光調(diào)制器通常使用液晶或者微透鏡來實現(xiàn)像素的獨立控制,這些技術(shù)對光學的發(fā)展帶來了徹底的變革,使得近些年來在成像光學、全息光學以及自適應光學領(lǐng)域有了全新的應用。”
他們最新的研究成果刊登在了Optica雜志上,團隊利用的是多模干涉設(shè)備(MMI)。但與傳統(tǒng)的固定模式不同的是,他們使用飛秒激光來實現(xiàn)MMI的動態(tài)模式變換。可以實現(xiàn)透射光的有效調(diào)制,實現(xiàn)部分模式通過,部分模式被反射。
通過使用一個1×2的MMI分光器和一個受飛秒激光擾動的投影圖案,實現(xiàn)了光路由到單個出口97%的 效率,并使得器件實現(xiàn)可編程。團隊的主要研究人員,南安普頓大學的博士后研究員Roman Bruck評論說,“我們的研究成果證明了可以通過調(diào)制光線來照射芯片來達到繼承光路的可編程性。集成的空間光調(diào)制器使得傳統(tǒng)的硅光子學器件可以作為通用的重構(gòu)器件?!?/p>
AL研究人員發(fā)現(xiàn)超快激光有益于可編程光學芯片的研發(fā)
刊登在Optica雜志上的文章中描述道,“理論上,通過在一定范圍內(nèi)對材料折射率的調(diào)制可以實現(xiàn)光線傳播方向的完全控制,這種技術(shù)的實現(xiàn)類似于現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)。其實早在之前,類似于FPGA的光學結(jié)構(gòu)就已經(jīng)有了一些討論,諸如微波和氮化硅波導?;诔墒斓墓韫庾悠脚_的全光學的FPGA類似物已經(jīng)有了廣泛的應用,例如光通信中波分復用、波長選擇以及路由等?!?/p>
此項技術(shù)的實際應用包括了全光學可重構(gòu)路由器、光網(wǎng)絡的超快光學調(diào)制器和光學開關(guān)以及微波光子電路等等?,F(xiàn)在需要的工作就是將這些想法盡快發(fā)展成實際應用。
在接受記者采訪時,項目負責人,南安普頓大學的物理學、天文學教授Otto Muskens教授描述了當前研究的最新進展以及市場預期。光互連技術(shù)正在成為當今光網(wǎng)絡的骨干技術(shù)。芯片級的互連技術(shù)目前已經(jīng)有多種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn),具體實現(xiàn)取決于是否是單色光,以及復色光輸出的時候是否需要獨立傳播到單獨的輸出上。
很多功能能夠通過傳統(tǒng)器件的級聯(lián)實現(xiàn),例如陣列波導光柵和干涉器。但是由于這些傳統(tǒng)器件尺寸較大,受制于硅光學芯片有效尺寸,限制了它們在光網(wǎng)絡上的應用。但是我們的方法與傳統(tǒng)的不同,通過使用多模控制可以使器件排布得很緊湊。通過擾動模式,可以決定光線的傳播方向。這個概念很常見,并有望用于實現(xiàn)高度靈活小巧的路由器?!?/p>
“目前我們的工作更多仍然是基礎(chǔ)性的研究,接下來需要將新概念轉(zhuǎn)化為實際的產(chǎn)品以及設(shè)備。我們相信光學控制將是未來一個可行的方法,一方面由于有效光源的成本越來越低,另一方面光源和調(diào)制器可以直接集成在芯片上。這種實現(xiàn)方法有可能會在下一代ROADM應用中大展身手?!?/p>
“此外,還需要更多的工作來探索此項技術(shù)的具體的實現(xiàn)機制。由于本技術(shù)依賴于外部光源和數(shù)字微反射鏡用于調(diào)制,所以它最一開始的應用應該是基于實驗室設(shè)備的開發(fā),慢慢才會轉(zhuǎn)向大規(guī)模晶圓的加工及測試。最終,我們會將此項技術(shù)推向現(xiàn)場可編程邏輯器件,屆時邏輯器件的功能改變將不再需要全新設(shè)計和制造周期。目前我們正在著力于在南安普頓硅光電子計劃內(nèi)進行商業(yè)推廣。”
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