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《Ayar实验室的光学芯片到芯片连接起到了防御作用》

  • 来源专题：宽带移动通信
  • 编译者： 张卓然
  • 发布时间：2022-11-09
  •   洛克希德·马丁公司和Ayar实验室正在光学输入/输出方面进行合作，以减少国防应用中的延迟和功耗。

      这两家公司计划开发传感器平台，利用Ayar实验室的光学输入/输出芯粒（chiplet）在国防部应用中捕获、数字化、传输和处理光谱信息。

      这些将是多芯片封装（MCP）组件，将高密度、高效率的光学输入/输出芯粒放置在与射频处理设备相同的微电子封装中。Ayar实验室的TeraPHY光学输入/输出芯粒和SuperNova光源的开发和集成代表了整个平台更快、更高效、更可靠的数据传输。Ayar 实验室在一份声明中表示，这对于使用相控阵孔径连接系统和人员以做出更聪明、更快决策的下一代架构非常重要。

  • 原文来源：https://www.eenewseurope.com/en/ayar-labs-optical-chip-to-chip-connection-takes-defense-role/
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  • 《突破 | 微型芯片大大推动了精密光学》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2021-11-22
    • 罗彻斯特大学的研究人员在具有相同检测光功率的标准 Mach-Zehnder 干涉仪上展示了弱值设备中 7 dB 的信号增强，以及通过添加环形谐振器以 2 kHz 灵敏度进行频率测量。相关研究发表在《Nature Communications》。 图1，由光学助理教授 Jaime Cardenas 和博士生 Meiting Song（主要作者）开发的 1 mm × 1 mm集成光子芯片将使干涉仪，以及精密光学变得更加强大。潜在的应用包括更灵敏的设备，用于测量镜子上的微小缺陷或污染物在大气中的扩散，以及最终的量子应用 通过合并两个或多个光源，干涉仪产生干涉图样，可以提供关于它们所照亮的一切的非常详细的信息，从镜子上的微小瑕疵，到大气中污染物的扩散，再到宇宙深处的引力图。 “如果你想以非常高的精度测量某物，光学干涉仪是最佳选择，因为光是一把非常精确的尺子，”罗切斯特大学光学助理教授 Jaime Cardenas 说。光学干涉测量在精密计量学中发挥着重要作用，例如引力波检测、陀螺仪和环境传感。 通过在不放大某些技术噪声的情况下放大干涉信号，弱值放大能够达到灵敏度的散粒噪声极限，这对于大多数光学传感器来说是困难的。 现在，Cardenas实验室创造了一种方法，在带有多模干涉仪的集成光子平台上实现了一种广义形式的弱值放大，使这些光学主力更加有用和灵敏。Meiting Song，博士学生，首次在 1 mm × 1 mm集成光子芯片上封装了一种放大干涉信号的实验方法，而不会相应增加无关的、不需要的输入或“噪声”。 《Nature Communications》中描述的这一突破是基于由罗切斯特大学物理学教授 Andrew Jordan 及其实验室的学生开发的波导弱值放大理论。 十多年来，乔丹和他的团队一直在研究弱值放大。他们以一种新颖的方式在具有弱值放大的自由空间干涉仪上应用了模式分析，弥合了自由空间和波导弱值放大之间的差距。因此，他们能够证明在光子芯片上集成弱值放大的理论可行性。 “基本上，你可以将弱值放大技术视为免费为您提供放大。它也不是完全免费，因为牺牲了功率，但它几乎是免费的，因为可以在不增加噪声的情况下放大信号，这是一个非常重要的问题，” Cardenas说。 图2，传统的干涉测量法（左）需要精心设置镜子和激光系统，所有这些都非常辛苦和仔细地对准，” Cardenas说。 Song将所有这些提炼出来，并将其放入光子芯片中。该芯片只需要一个显微镜（右） “Meiting 提炼了所有这些并将其放入光子芯片中，”Cardenas 说。 “通过在芯片上安装干涉仪，你可以将其安装在火箭或直升机上，放在手机中任何你想放的地方，而且干涉仪永远不会错位。” Song创造的设备看起来不像传统的干涉仪，该设备没有使用一组倾斜的镜子来弯曲光并产生干涉图案，而是包括一个设计用于通过芯片传播光场波前的波导。Cardenas说，“这是该论文的新颖之处之一，没有人真正谈论过光子芯片上的波前工程。” 使用传统的干涉仪，可以通过简单地提高激光功率来增加信噪比，从而产生更有意义的输入。但实际上有一个限制，Cardenas 说，因为与干涉仪一起使用的传统探测器在饱和之前只能处理这么多的激光功率，在这一点上无法增加信噪比。 图3，Jaime Cardenas（左）和 Meiting Song 在罗切斯特光学研究所的 Cardenas 实验室 宋的设备通过在检测器处以较少的光达到相同的干涉仪信号来消除该限制，这为通过继续增加激光功率来增加信噪比留出了空间。 “如果与传统干涉仪相同的功率到达Meiting的弱值设备中的探测器，Meiting的设备将始终具有更好的信噪比，” Cardenas说。 “这项工作真的很酷，真的很微妙，背后有很多非常好的物理和工程。” 下一步将包括使用压缩或纠缠光子使设备适应相干通信和量子应用，以启用诸如量子陀螺仪之类的设备。
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  • 《全新硅芯片能精准分发光信号》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-07-31
    • 据物理学家组织网近日报道，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员研制出一种硅芯片，它精准分发光信号的能力，为未来的神经网络研究提供了一种潜在设计方法。 人脑拥有数十亿神经元（神经细胞），每个神经元之间都存在着上千个连接点。许多研究项目致力于制造人工神经网络电路来模拟大脑，但是，像半导体电路这类传统电子器件，通常无法满足正常运作的神经网络中极其复杂的线路需求。 NIST团队建议使用光取代电流作为信号媒介。在解决复杂问题方面，神经网络已展示出卓越的能力，比如快速识别模式类型和精确分析数据等。光的应用则将进一步加快信号传播速度，并消除电荷干扰。 NIST团队物理学家杰夫·奇利斯说：“光的优点在于可进一步优化神经网络的性能，使其能进行精确的科学性数据分析，例如搜索类地行星以及用于量子信息科学等，并加速高智能无人驾驶汽车控制系统的开发研究。” 据报道，NIST设计的芯片通过两层光子波导的垂直堆叠，攻克了光信号应用中的主要难题。这种结构将光限制于狭小的路线中进行光信号路由，这很大程度上类似于采用电线路由电信号。这种三维设计使复杂的路由机制得以运行，进而完成模仿神经系统运作过程的必要步骤。 研究人员表示，激光通过光纤传输到芯片中。根据选定的光的强度以及分布模式，芯片会将每个输入路由到输出组。为评估输出结果，他们制作出输出信号的图像。结果表明，该种方法的最终输出高度均匀，误差率低，实现了精准的功率分布。 研究团队表示，他们真正做到了两件事。一是开始运用三维设计模型实现传输中更多的光学连接；另外，新型测量技术的成功开发使得光子系统中众多设备的特性得以体现。随着人们对于光电子神经系统的大规模深入研究，这两种突破将会起到至关重要的作用。 神经网络已经是人工智能界的当红技术，无论是图像识别、人脸识别还是自然语言处理，都要用到神经网络。神经网络确实强大，却也恰恰因为它的强大，对最底层芯片提出了新挑战。可以预见的是，传统芯片总有一天会无法负荷人工智能时代提出的计算要求，此时，“光”闪亮登场，被寄予厚望——用光路代替电路，数据传输和处理速度能变得更快。已有很多团队在研发光学芯片，不过，成果一般都还处在实验室阶段，走向工业化还要考虑成本、一致性和稳定性等诸多因素。
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