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科技日报记者 刘传书 通讯员 刘英杰

3月20日,中国激光杂志社公布了“2019年度中国光学十大年夜进展”,量子秘钥分发、光子芯片、智能激光器、全色激光鲜示等20项重大年夜光学科技成果入选(根基钻研类与利用钻研类各10项)。此中,哈工大年夜(深圳)徐科、宋清海课题组牵头完成的“可密集集成和随意率性路由的模分复用光子芯片”入选利用钻研类十大年夜进展。这是一项前瞻性的钻研,主要办理了光电子芯片的数据容量和芯片尺寸问题,为未来的数字技巧成长奠定了根基。

基于 永乐国际乐一在其中勇往直前“二维码”布局的片上弯曲波导和交叉器件

“可密集集成和随意率性路由的模分复用光子芯片”成果颁发在《自然通讯》上。哈工大年夜(深圳)博士钻研生刘英杰为论文第一作者,徐科副教授、宋清海教授、姚勇教授和上海交大年夜杜江兵副钻研员为合营通讯作者,哈工大年夜(深圳)为第一单位和通讯单位。

徐科副教授先容,光电子芯片是高速通信系统的关键收发器件,在数据中间、5G、超级谋略机等领域有紧张利用。

基于 “二维码”布局的片上弯曲波导和交叉器件

为什么光电子芯片会被“委以重任”?徐科解释道:“现在大年夜数据对收集带宽的需求异常高,而且持续快速增长,必要光通信收集作为支撑。光纤作为传输介质容量很大年夜,然则到了数据中间或者终端,转换成电就碰到瓶颈永乐国际乐一在其中勇往直前了。光电子芯片一个很紧张的利用便是在这个地方进行高速、大年夜容量的光电转换,将传输光纤中的光旌永乐国际乐一在其中勇往直前旗灯号转换成办事器、处置惩罚器能接管的电旌旗灯号。”

光电子芯片是将多个元器件高度集成的,具有尺寸小、功耗低的优点,但它同时也有“永乐国际乐一在其中勇往直前软肋”——芯片上的多模光波导轻易受到串扰和损耗的限定,很难做到紧凑、密集,从而导致芯片的集成度不敷,数据通道数上不去,钻研成果便是办理了这个问题。

课题组及科研相助团队基于一种“二维码”光子布局和优化算法,经由过程对波导有效折射率的精准调控,设计并制备了片上基于模分复用的关键功能性器件。模分复用是一种面向未来大年夜通量并行旌旗灯号处置惩永乐国际乐一在其中勇往直前罚与传输的新技巧,但不停受到串扰和损耗的困扰,导致芯片集成规模受限。钻研职员经由过程“二维码”新型光子布局和优化算法成功办理了这一问题,实现了尺寸仅为数微米的关键元件,比传统器件缩小了一个数量级,器件制作与标准硅光流片工艺完全兼容。这一冲破使得光电子芯片的布线密度和集成规模获得了显明提升,支持更大年夜的芯片带宽。

“我们的事情便是要办理模分复用芯片的布线历程中损耗高、串扰大年夜导致芯片集成密度和规模受限的问题。办理了该问题,更大年夜规模集成的模分复用芯片就成为可能了,也意味着芯片的数据容量可以得以显明提升。”徐科说。

那么,这项成果什么时刻才能影响到我们的生活呢?

“今朝的技巧手段已经基础可以很好地满意日常的需求,暂时还不会用到这一项技巧。只是一些特定的场合会应用到这一技巧,比如超级谋略机或者一些特定的收集节点对带宽有异常高的需求,可能会选择模式和波长复用结合的措施。”

徐科先容,“模分复用是学术界提出的一个超前观点,今朝商用产品还没有需要用到它。我们做的便是把难题提前办理掉落,使模分复用成为一种可供选择的技巧手段,为未来的科技成长扫清障碍。”

“我们的钻研瞄准前沿,当前不必然会用到,然则某一天必要的时刻这个技巧必然要有。”徐科说,这便是科研事情者的目光和担当。

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