
一 | 根据最新气象信息,8月10日6时起,地铁全线网正常运营(含高架段)。 团队后续将基于硅光子、光子AI技术,把这套方案拓展至大规模可编程光子集成芯片。

二 | 首尔国立大学工学院发布消息:由首尔国立大学电气与计算机工程系Namkyoo Park教授、Sunkyu Yu教授牵头的联合研究团队,联合首尔大学电气与计算机工程系Xianji Piao教授,研发出一款可按需慢光的光子集成芯片。 生成式人工智能与大尺度AI模型飞速发展,算力需求暴涨,传统电子半导体的短板随之凸显,包括功耗高、数据传输速率受限等问题。请市民及时关注地铁运营调整信息,合理安排出行。感谢您的理解与配合!杭州市地铁集团有限责任公司。市场对具备低功耗、超高速处理能力的光计算技术需求持续攀升。

三 | 但由于光的传播速度固定,实现光计算不可或缺的光缓存与存储功能,长期存在根本性技术难题。 为解决该难题,这支联合研究团队设计出一种可编程光子集成芯片方案,能够自由调控光信号的传播速度与波形。依托该方案,团队实现了比现有所有方案自由度更高的“慢光”调控。相关研究成果刊发在《Advanced Science》期刊。 可编程耦合谐振腔诱导透明(CRIT)光子集成电路结构示意图:图中展示通过调节光学谐振腔之间的耦合强度,即可灵活调控光路传输路径。 光速固定为何会成为技术瓶颈 光子集成芯片作为新一代技术,依托光信号实现高速、高效信息处理。尤其在数据中心、光通信与光计算系统中,行业不仅需要快速传输光信号,还要求能够同步信号到达时序、按需对光信号做延时处理。

四 | 业内针对耦合谐振腔诱导透明(CRIT)结构开展大量研究:该结构利用多组光学谐振腔之间的干涉效应,仅让特定频段的光透过,同时降低光信号传播速度。 耦合谐振腔诱导透明(CRIT)是一种光学现象,通过多谐振腔干涉,选择性透过特定频段光并实现光延时。光学谐振腔是一类光子器件,可将特定频率的光束缚、循环传输一段时间,多用于信号延时、滤波与调制。 但传统耦合谐振腔诱导透明(CRIT)器件加工完成后工作特性固定,难以重新配置以适配不同功能。例如,若需要更长延时或切换工作频段,必须重新设计整套光子器件。

五 | 光信号延时与频谱转换示意图,图示电路可根据控制条件,对光脉冲实现延时、修改频谱组分。 重构CRIT结构,提升可重构灵活性 传统器件灵活性不足,大幅提升光通信设备、数据中心系统的设计复杂度;新增功能时,设备成本上升、研发周期拉长。在AI服务器、下一代数据中心这类需要实时处理海量数据的场景下,该短板已成为光计算技术落地的核心阻碍。 为突破上述局限,研究团队提出全新设计思路:将耦合谐振腔诱导透明系统内的两种光学状态——亮模(bright mode)与暗模(dark mode)统一为单一可控自由度,并引入两组可控环形耦合器。基于该思路,团队建立可编程光子集成芯片全新设计准则,以往加工后参数固化的谐振腔结构,如今可按需重新配置。 团队依托全新CRIT结构实现光路按需延时调控,并证明亮模、暗模之间的干涉效应可作为统一集成设计参数。这大幅提升了光子谐振电路的设计自由度,打破传统器件参数固定的约束。

六 | 研究团队特别证实:借助双环形耦合器,可从理论层面独立调控通带带宽、波形,以及电路中传输信号的延时、透射特性。这意味着,无论单个谐振腔,还是整套多谐振腔系统,光信号的传播速率与传输特性均可自由重构。 除此之外,团队通过数值仿真验证:芯片运行过程中,可实时动态调整光脉冲传播速度。实验证实,该结构能在不损失信号处理性能的前提下自由控制光信号延时,无需额外专用器件即可完成光频谱转换。

七 | 光脉冲是一段短促光信号,是光通信、光计算系统中承载信息的基础单元。 团队还通过三维电磁仿真验证:该CRIT器件可在氮化硅(Si₃N₄)光子集成芯片平台上实现制备。同时团队分析了制造、运行阶段各类实际干扰因素,包括材料损耗、谐振腔品质因子偏差、背向散射、耦合系数波动、环形耦合器相位误差、热串扰等,证实该结构可在真实光子电路环境下稳定工作。 氮化硅(Si₃N₄)光子集成芯片是低损耗、高稳定性波导平台,广泛用于光信号处理与集成光子器件。热串扰是电路局部工作产生的热量干扰周边元器件,造成器件性能偏移的现象。 单芯片集成多项光学功能 本研究推出一款全新可编程光子集成芯片平台,可实时调控光信号的时域、频域特性,克服传统固定延时光路的局限。

八 | 该方案可将下一代光互连所需核心功能——信号时序同步、可变延时线、光缓存、频谱转换等,全部集成在单套光子芯片架构内。 同时,这套设计思路不局限于CRIT体系,可拓展至全部基于谐振腔的光子电路,有望成为下一代灵活调控光传输的光信号处理底层核心技术。

九 | 若实现商业化落地,本研究开发的可编程光子集成芯片可像软件定义系统一样,单颗光芯片完成信号速率调控、功能切换等多项任务。既能大幅降低数据中心、AI服务器的功耗,也能提升数据处理效率。 此外,多类信号处理功能单片集成,可推动光通信设备、传感系统小型化,降低硬件成本。长期来看,该技术将成为自动驾驶、新一代通信、量子技术等超高速信息处理产业的核心支撑平台。 从理论走向工程落地 论文共同通讯作者、首尔国立大学Namkyoo Park教授表示:“本次研究提出一套全新设计准则,让光子集成芯片内部光路能够按需重构,极大拓宽设计灵活度。团队后续将基于硅光子、光子AI技术,把这套方案拓展至大规模可编程光子集成芯片。

十 | ” 负责理论框架搭建与数值仿真的共同一作Seungkyun Park博士、博士生Beomjoon Chae补充道:“本次研究让我们意识到,换一种视角解读传统光子谐振物理机制,可为光子集成芯片挖掘全新功能。后续我们将持续推进研究,完成实物器件制备与实验验证。” *声明:本文系原作者创作。

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