浅谈低损耗硅基片上的可编程处理器

　　第一作者：谢意维，洪仕瀚

　　通信作者：戴道锌

　　研究背景

　　芯片尺度的可编程光信号处理器被认为是光信号处理的强大引擎，其旨在设计通用的集成光子线路来实现各种功能，如电信、雷达、激光雷达、子和人工智能。硅光子学因其CMOS兼容性、高集成密度以及高热调谐效率而被认为是实现大规模可编程光学处理器的最有理想的选择之一。目前已经报道了各种可编程硅光子处理器的光子集成拓扑器件，其中包括有限冲激响应滤波器（FIR）、 基 于MZI光开关级联的延迟线以及亚波长光栅波导、阵列波导光栅、级联微环谐振器和基于MZI的平方/六边形/三角形网格网络。

　　然而，开发具有大量调谐元件的大规模可编程光学集成电路仍然面临很大挑战，主要。是：如何降低硅光波导的损耗以实现大规模芯片制备，并且如何有效降低由于制造缺陷造成的热调元件随机相位误差以实现低能耗易操作的可编程芯片。

 

图1 可编程片上信号处理器的结构图

图2 (a)基于光延迟线的4通道光子波束形成器的重构(I2端口输入，4个探测器输出)；(b)实验设置。测量延迟线第一通道所有32种延迟状态下微波信号的相位响应(c)和群延迟响应(d)。在18 GHz时，所有四个信道的延迟变化(e)和测量的S21 (f)

图3 (a)任意频谱产生器的重构(I4端口输入，O3端口输出)；滤波器频谱响应测量: (b)-(d)滤波器自由光谱范围可调谐性的演示；(e)滤波器通带整形的演示

该工作以“Low-loss chip-scale programmable silicon photonic processor”为题发表在Opto-Electronic Advances （光电进展）2023年第3期。

编辑：黄飞