研究目的
设计、制造并在硅芯片上展示一种基于网状结构的可编程多任务光子信号处理器，用于先进的光子信号处理。
研究成果
所展示的可编程多任务光子信号处理器兼具紧凑性、可编程性和多功能性，能够实现先进的数据信号管理，为未来高性能光通信网络研发大规模CMOS兼容的硅基先进光子信号处理器开辟了道路。
研究不足
网状结构硅芯片的可扩展性可能受到电极数量、芯片尺寸、损耗、功耗、热串扰、操作容差以及电压/电流源可用性的限制。
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硅芯片上基于网状结构的可编程多任务光子信号处理器
DOI：10.1021/acsphotonics.9b01230
期刊：ACS Photonics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
光子集成电路（PIC）近期在先进光子信号处理领域备受关注，旨在满足高速、超紧凑数据信号管理日益增长的需求。然而，可编程且支持多任务的光子信号处理仍面临诸多挑战，尤其是可扩展的光子集成解决方案。本研究设计、制备并展示了一种基于硅芯片的网状结构可编程多任务光子信号处理器。该处理器采用可扩展的二维网状结构网络，由可调谐马赫-曾德尔干涉仪（MZI）构建?？樾纬啥喔隽咝蔚ピ?。我们通过配置单环谐振器、级联环谐振器、环辅助MZI、级联MZI、可重构可调谐梳状滤波器与（解）复用器以及双注入环谐振器，研究了多种简单及复杂的光学滤波功能。为验证片上可编程多任务光子信号处理的概念可行性，我们制备了几何尺寸大幅缩小的四单元六边形单片集成硅芯片。通过精确调节MZI的热光移相器，在实验中成功实现了性能优异的多功能可编程多任务光子信号处理功能，包括单环谐振器、级联环谐振器、非对称MZI、环辅助MZI、光延迟线、多端口路由器、N×N光开关，以及支持自配置路由器和开关的光神经网络（ONN）及其在光纤通信系统中的实际应用。这些成果为先进光通信网络中超紧凑、可重构、可编程且多功能的数据信号管理提供了新的片上解决方案思路。
作者：
Xiaoping Cao，Shuang Zheng，Yun Long，Zhengsen Ruan，Yan Luo，Jian Wang
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