隨著網絡升級壓力的增加和綠色減排呼聲的日益增強，運營商不僅需要以較低的成本實現網絡的升級，更需要付出更少的能耗代價。與電子集成電路技術類似，光子集成電路技術的逐漸成熟必將會引起光信息技術領域的又一次革命。PIC (Photonic Integrated Circuit：光子集成電路)的概念與電子集成電路的概念類似，只不過電子集成電路集成的是晶體管、電容器、電阻器等電子器件，而PIC集成的是各種不同的光學器件或光電器件，比如激光器、電光調制器、光電探測器、光衰減器、光復用/解復用器以及光放大器等。

莫納什大學、皇家墨爾本理工大學和阿德萊德大學領導的研究開發了一種精確的方法來控制指甲大小的光子集成電路上的光電路。

發表在Optica雜志上的這項發展建立在最近創造了世界上第一個自校準光子芯片的同一個團隊的工作基礎上。

光子學，或使用光粒子來存儲和傳輸信息，是一個新興領域，支持我們創造更快、更好、更高效和更可持續的技術的需要。

可編程光子集成電路 (PIC) 在單個芯片內提供多種信號處理功能，并為從光通信到人工智能的各種應用提供有前途的解決方案。

無論是下載電影還是讓衛星保持在軌道上，光子學正在從根本上改變我們的生活方式，將大型設備的處理能力徹底改變到人類指甲蓋大小的芯片上。

今年早些時候，莫納什大學、皇家墨爾本理工大學和阿德萊德大學的研究人員開發了一種先進的光子電路，可以改變光子技術的速度和規模。然而，隨著 PIC 的規模和復雜性的增長，它們的表征和校準變得越來越具有挑戰性。

莫納什大學研究員 Mike Xu 教授說：“我們在芯片上添加了一條通用參考路徑，可以穩定準確地測量‘主力’路徑的長度(相位、時間延遲)和損耗。”

“通過發明一種新方法，即分數延遲方法，我們已經能夠從不需要的信息中分離出想要的信息，從而實現更精確的應用。”

以前，芯片是通過連接到復雜且昂貴的外部設備(稱為矢量網絡分析儀)來測量/校準的;但是，與它的連接會引入由振動和溫度變化引起的相位誤差。通過將參考放在實際芯片上，測量不受這些相位誤差的影響。

“在我們早期的工作中，我們使用了‘Kramers Kronig’方法來消除所需測量中不需要的誤差，但分數法需要的光功率要小得多，才能達到給定的精度，”該系的 ARC 獲獎者 Arthur Lowery 教授說。莫納什大學電氣和計算機系統工程。

“這意味著我們可以獲得對芯片狀態的可靠測量，因此能夠為所需的應用程序準確地編程，例如光學計算機中的模式識別，或從光通信網絡中榨取額外的容量。”

這項工作是對 2020 年開始的一項研究的補充，該研究開發了一種新型光學微梳芯片，該芯片每秒能夠傳輸 30 太比特，是整個國家寬帶網絡記錄數據的三倍。

在下一發展階段，在新宣布的 ARC 光學微梳和突破科學卓越中心 (COMBS) 內，該研究團隊將探索光子芯片如何使用多種波長來實現超快信息處理和機器智能。

“光子集成電路的復雜性正在迅速增加，需要突破才能校準和控制它們。我們開發的技術克服了這一挑戰，確保電路可以穩健地用于模式識別等應用，”博士說。來自阿德萊德大學的安迪博斯。

無論在技術還是在市場上，PIC近幾年都取得了突破性的進展。但是與電子集成電路相比，無論從集成度、性能還是成本，都還存在巨大的差距。可以預測，PIC將來的發展方向將會主要集中在以下幾個方面。

(1) 繼續采用磷化銦材料作為襯底開展大規模PIC技術研究雖然采用磷化銦作為襯底也有其自身的缺點，比如磷化銦是稀有材料，PIC產品成本較高，同時，采用磷化銦作為基底材料不便于與現有硅基材料器件的大規模集成，不能實現將來光子器件與電子器件的大規模集成。各公司正在努力使得磷化銦成為唯一能夠實現商用的大規模PIC的材料。可以預見的情形來看，硅基光子學在未來的幾年內較難取得突破性進展。因此，繼續采用磷化銦材料作為襯底進行大規模PIC開發在商業上將是比較明智的選擇。從技術角度而言，采用磷化銦作為襯底材料也面臨著很多技術難題，如何提高集成度、提高芯片性能以及如何進一步簡化工藝、降低成本等都是需要繼續研究的重點。

(2)研究硅基大規模PIC硅基材料在電子集成電路中應用廣泛，電子集成電路產業成熟的規模化生產工藝和低廉的成本對PIC來說都是巨大的誘惑。硅基電子集成電路不僅取得了商業上的巨大成功，更是深刻地改變了人類的生活方式。從PIC技術誕生至今，人們都一直在努力通過電子集成電路成熟的技術和工藝實現PIC。但是硅基材料的發光效率很低，不能探測到1310nm和1550nm的光，同時受到材料本身的限制，不能夠實現電光調制，這些都大大限制了硅基PIC技術的發展。硅基PIC研究方向主要集中在通過混合集成的方式實現硅基有源光器件，同時，研究如何利用現有成熟的CMOS工藝實現PIC。Intel、貝爾實驗室以及Luxtera等公司和研究機構都在進行此方面的研究，并取得了一定的研究進展。

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