研究人員正在研發(fā)可編程光學(xué)芯片

　　來(lái)自英國南安普頓大學(xué)和法國波爾多德Optique研究所的研究人員發(fā)現，通過(guò)控制光照來(lái)使得硅芯片實(shí)現可編程邏輯。硅光子學(xué)是下一代芯片技術(shù)和光通信技術(shù)的根基，定位于實(shí)現光學(xué)互連、微波光子電路以及集成光學(xué)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(guò)光學(xué)器件的重構可以使得光線(xiàn)走向更加靈活自由，使得可編程光學(xué)電路稱(chēng)為一種可能。他們稱(chēng)，“空間光調制器通常使用液晶或者微透鏡來(lái)實(shí)現像素的獨立控制，這些技術(shù)對光學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了徹底的變革，使得近些年來(lái)在成像光學(xué)、全息光學(xué)以及自適應光學(xué)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備(MMI)。但與傳統的固定模式不同的是，他們使用飛秒激光來(lái)實(shí)現MMI的動(dòng)態(tài)模式變換?？梢詫?shí)現透射光的有效調制，實(shí)現部分模式通過(guò)，部分模式被反射。

　　通過(guò)使用一個(gè)1×2的MMI分光器和一個(gè)受飛秒激光擾動(dòng)的投影圖案，實(shí)現了光路由到單個(gè)出口97%的 效率，并使得器件實(shí)現可編程。團隊的主要研究人員，南安普頓大學(xué)的博士后研究員Roman Bruck評論說(shuō)，“我們的研究成果證明了可以通過(guò)調制光線(xiàn)來(lái)照射芯片來(lái)達到繼承光路的可編程性。集成的空間光調制器使得傳統的硅光子學(xué)器件可以作為通用的重構器件。”

　　刊登在Optica雜志上的文章中描述道，“理論上，通過(guò)在一定范圍內對材料折射率的調制可以實(shí)現光線(xiàn)傳播方向的完全控制，這種技術(shù)的實(shí)現類(lèi)似于現場(chǎng)可編程邏輯器件(FPGA)。其實(shí)早在之前，類(lèi)似于FPGA的光學(xué)結構就已經(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(xué)的FPGA類(lèi)似物已經(jīng)有了廣泛的應用，例如光通信中波分復用、波長(cháng)選擇以及路由等。”

　　此項技術(shù)的實(shí)際應用包括了全光學(xué)可重構路由器、光網(wǎng)絡(luò )的超快光學(xué)調制器和光學(xué)開(kāi)關(guān)以及微波光子電路等等?，F在需要的工作就是將這些想法盡快發(fā)展成實(shí)際應用。

　　“功能增加”

　　在接受記者采訪(fǎng)時(shí)，項目負責人，南安普頓大學(xué)的物理學(xué)、天文學(xué)教授Otto Muskens教授描述了當前研究的最新進(jìn)展以及市場(chǎng)預期。光互連技術(shù)正在成為當今光網(wǎng)絡(luò )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)能夠實(shí)現，具體實(shí)現取決于是否是單色光，以及復色光輸出的時(shí)候是否需要獨立傳播到單獨的輸出上。

　　“很多功能能夠通過(guò)傳統器件的級聯(lián)實(shí)現，例如陣列波導光柵和干涉器。但是由于這些傳統器件尺寸較大，受制于硅光學(xué)芯片有效尺寸，限制了它們在光網(wǎng)絡(luò )上的應用。但是我們的方法與傳統的不同，通過(guò)使用多?？刂瓶梢允蛊骷挪嫉煤芫o湊。通過(guò)擾動(dòng)模式，可以決定光線(xiàn)的傳播方向。這個(gè)概念很常見(jiàn)，并有望用于實(shí)現高度靈活小巧的路由器。”

　　“目前我們的工作更多仍然是基礎性的研究，接下來(lái)需要將新概念轉化為實(shí)際的產(chǎn)品以及設備。我們相信光學(xué)控制將是未來(lái)一個(gè)可行的方法，一方面由于有效光源的成本越來(lái)越低，另一方面光源和調制器可以直接集成在芯片上。這種實(shí)現方法有可能會(huì )在下一代ROADM應用中大展身手。”

　　“此外，還需要更多的工作來(lái)探索此項技術(shù)的具體的實(shí)現機制。由于本技術(shù)依賴(lài)于外部光源和數字微反射鏡用于調制，所以它最一開(kāi)始的應用應該是基于實(shí)驗室設備的開(kāi)發(fā)，慢慢才會(huì )轉向大規模晶圓的加工及測試。最終，我們會(huì )將此項技術(shù)推向現場(chǎng)可編程邏輯器件，屆時(shí)邏輯器件的功能改變將不再需要全新設計和制造周期。目前我們正在著(zhù)力于在南安普頓硅光電子計劃內進(jìn)行商業(yè)推廣。”