未来光年：先进芯片塑造超快科技未来

由莫纳什大学、RMIT和阿德莱德大学领导的研究已经开发出一种在指甲大小的光子集成电路上控制光学电路的精确方法。

这项发表在《Optica》杂志上的开发建立在最近创建世界上第一个自校准光子芯片的同一团队的工作基础上。

光子学，或利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求。

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了有前途的解决方案。

无论是下载电影还是保持卫星正常运转，光子学正在从根本上改变我们的生活方式，彻底改变大型设备在人类指甲盖大小的芯片上的处理能力。

今年早些时候，莫纳什大学，RMIT和阿德莱德大学的研究人员开发了一种先进的光子电路，可以改变光子学技术的速度和规模。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。

“我们为芯片增加了一个通用参考路径，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，”莫纳什大学研究员Mike Xu教授说。

“通过发明一种新方法，分数延迟方法，我们已经能够将所需信息与不需要的信息分开，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。通过将基准电压源放在实际芯片上，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'Kramers Kronig'方法来消除所需测量中不需要的误差，但分数方法需要更少的光功率来校准给定的精度，”莫纳什大学电气和计算机系统工程系ARC桂冠研究员Arthur Lowery教授说。

“这意味着我们可以获得芯片状态的可靠测量，因此能够准确地针对所需的应用对其进行编程，例如光学计算机中的模式识别，或从光通信网络中挤出额外的容量。

这项工作补充了 2020 年开始的研究，当时开发了一种新的光学微梳芯片，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。

在下一阶段的发展中，在新宣布的ARC光学微梳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许多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，“阿德莱德大学的Andy Boes博士说。