第五元素

全新光芯片，实时调控光速_我的网站

A | 本月早些时候，微信发布了2018年年度数据报告。

B | 截至2018年9月，微信每月活跃用户超过10亿。在表情使用方面，00岁以后、90岁以后、80岁以后、80岁以后、70岁以后、55岁以上的人喜欢“遮住脸”、“用牙笑”、“用嘴笑”、“用拇指笑”。    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。今天，《人民日报》在不同年龄段的微信用户发布的首选表情包上发表了一篇评论，说：“我喜欢捂着脸哭，但我不是一个00多岁的人。

C |          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。”近年来，网民在社交应用程序聊天时使用表情符号很常见。

D | 《人民日报》评论指出，通过表情符号，它可以表达纯词所没有的“语境”，使模糊的语义清晰，让失踪的身体呈现出来。《人民日报》称，表情包的灵活运用也已成为时代的“恭敬话”和“谦虚话”。《人民日报》指出，像所有的符号一样，表情符号自然具有成为“信息等价物”的使命。表情符号和人体在面对面的交流中的动作一样，也能稳定地传递信息，跨越语言甚至文化鸿沟，让人在几秒钟内就能理解。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。然而，由于表情符号的设计，不同年龄的人会看到不同的含义。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。

E |          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。正如《人民日报》所指出的，“笑与哭”，因为它结合了一个小黄脸和一个字体眉毛，笑与泪，可以表达自我嘲讽，反讽，温柔和其他情感，在不同年龄的人的眼中，可能有相反的意义。

F | 随着时代的发展，“微笑”的表达更具意义。《人民日报》评论说，虽然不同年龄的人有不同的生活经历和生活经历，但表情符号的使用在一定程度上提供了一种“通用代码”，弥合了世代之间的鸿沟，并通过幽默的方式，搭建了一个交流的平台。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。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。

G |          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。         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。

H |          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。         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。         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。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。         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。

I | 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。

J |          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。”          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。文章内容系其个人观点，我方转载仅为分享与讨论，不代表我方赞成或认同，如有异议，请联系后台。

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Published on:16:10:21