Исследования, проведенные Университетом Монаша, RMIT и Университетом Аделаиды, позволили разработать точный метод управления оптическими схемами на фотонных интегральных схемах размером с ноготь.

Разработка, опубликованная в журнале Optica , основана на работе той же команды, которая недавно создала первый в мире самокалибрующийся фотонный чип .

Фотоника, или использование световых частиц для хранения и передачи информации, — это развивающаяся область, поддерживающая нашу потребность в создании более быстрых, лучших, более эффективных и более устойчивых технологий.

Программируемые фотонные интегральные схемы (ПИС) предлагают разнообразные функции обработки сигналов в одном чипе и представляют собой многообещающие решения для приложений, начиная от оптических коммуникаций и заканчивая искусственным интеллектом.

Будь то загрузка фильмов или поддержание курса спутника, фотоника радикально меняет наш образ жизни, превращая вычислительные возможности крупномасштабного оборудования в чип размером с человеческий ноготь.

Ранее в этом году исследователи из Университета Монаша, RMIT и Университета Аделаиды разработали усовершенствованную фотонную схему, которая может изменить скорость и масштабы технологии фотоники. Однако по мере роста масштабов и сложности PIC их характеристика и, следовательно, калибровка становятся все более сложными.

«Мы добавили в чип общий эталонный путь, который позволяет стабильно и точно измерять длины (фазы, временные задержки) и потери «рабочих лошадок», — говорит научный сотрудник Университета Монаша, профессор Майк Сюй.

«Изобретая новый метод, метод дробной задержки, мы смогли отделить нужную информацию от нежелательной для более точного применения».

Раньше чипы измерялись/калибровались путем подключения к сложному и дорогому внешнему оборудованию (так называемому векторному анализатору цепей); однако соединения с ним вносят фазовые ошибки, вызванные вибрациями и изменениями температуры. При размещении эталона на фактическом чипе измерение невосприимчиво к этим фазовым ошибкам.

«В нашей более ранней работе мы использовали метод Крамерса-Кронига, чтобы удалить нежелательные ошибки из желаемых измерений, но дробный метод требует гораздо меньшей оптической мощности для калибровки с заданной точностью», — говорит профессор Артур Лоури, лауреат премии ARC из Департамента Инженерия электрических и компьютерных систем в Университете Монаша.

«Это означает, что мы можем получать надежные измерения состояния чипа, а значит, можем точно запрограммировать его для нужного приложения, такого как распознавание образов в оптическом компьютере или выжимание дополнительной емкости из сети оптической связи».

Эта работа дополняет исследования, начатые в 2020 году с разработки нового оптического микрочипа, способного передавать 30 терабит в секунду, что в три раза превышает рекордные данные для всей Национальной широкополосной сети.

На следующем этапе разработки, в рамках недавно созданного Центра передового опыта ARC для оптических микрогребней и прорывной науки (COMBS), эта исследовательская группа будет изучать, как фотонные чипы могут использовать множество длин волн для достижения сверхбыстрой обработки информации и машинного интеллекта.

«Сложность фотонных интегральных схем быстро растет, что требует прорыва для их калибровки и управления ими. Разработанная нами методика решает эту проблему, гарантируя, что схемы можно надежно использовать для таких приложений, как распознавание образов », — говорит д-р . Энди Боэс из Университета Аделаиды.