Forscher entwickeln programmierbaren photonischen Chip zur Lichtsteuerung

Technik und Auswirkungen

Herkömmliche CRIT-Geräte besaßen jedoch nach der Fertigung feste Eigenschaften; um den Frequenzbereich zu ändern oder eine längere Verzögerungszeit zu erzielen, war die Herstellung eines völlig neuen Chips erforderlich.

Das Forschungsteam überwand dieses Problem der fehlenden Flexibilität, indem es zwei optische Zustände in CRIT-Systemen (helle und dunkle Moden) als einzige Freiheitsgrade betrachtete. Durch die Integration zweier einstellbarer Ringkoppler in das Design ermöglichten die Forscher eine Nachkonfigurierung der Resonatorstrukturen nach der Fertigung.

Dadurch lassen sich die Bandbreite des Durchlassbereichs, die Signalübertragungseigenschaften und die Verzögerungszeiten dynamisch steuern. Zuverlässigkeit auf Siliziumnitrid-Basis Durchgeführte numerische Simulationen zeigten, dass sich die Geschwindigkeit optischer Impulse während des Betriebs des Schaltkreises dynamisch ändern lässt.

Die Signalverzögerung kann eingestellt werden, ohne

Die Signalverzögerung kann eingestellt werden, ohne dass der Leistungsfähigkeit der Verarbeitung geschadet wird, und die Frequenzumwandlung kann ohne zusätzliche Hardware erfolgen.

Dreidimensionale elektromagnetische Simulationen haben gezeigt, dass dieses programmierbare CRIT-Gerät auf einer photonischen integrierten Schaltungsbasis auf Siliziumnitrid (Si3N4) hergestellt werden kann.

Die Forscher haben praktische Probleme getestet, die während des Herstellungsprozesses auftreten können, wie Materialverluste, Abweichungen in der Resonatorqualität, Rückstreuung und thermische Mischungen. Die durchgeführten Analysen belegen, dass das Chip-Design auch unter realen Bedingungen stabil und zuverlässig funktioniert.

Moegliche Anwendungen

Sektorale Integration und Zukunftstechnologien Für die kommerzielle Verbreitung photonischer integrierter Schaltungen sind Fortschritte in den Fertigungstechnologien ßer Bedeutung.

Tatsächlich haben chinesische Forscher kürzlich ein neues paralleles Herstellungsverfahren entwickelt, das die Produktionszeit für 3D-Optik-Chips auf Sekunden reduziert und damit die Serienfertigung in diesem Bereich ermöglicht haben.

Dieses programmierbare Design, das südkoreanischen Team vorgestellt wurde, hebt die Nutzungsflexibilität hergestellter photonischer Hardware auf ein neues Niveau.

Technischer Hintergrund

Ziel ist es, dass ein einziges programmierbares optisches Chip die Funktionen zahlreicher verschiedener Komponenten gleichzeitig übernimmt, darunter Signal-Synchronisation, variable Verzögerungspfade, optische Speicher-Puffer und Frequenzkonverter.

Diese Flexibilität wird den Energieverbrauch in KI-Servern senken und gleichzeitig die Effizienz der Datenverarbeitung steigern. Langfristig wird diese Technologie in Bereichen wie autonomes Fahren, neue Generationen – allen Bereichen, die hohe Geschwindigkeiten erfordern – zum Einsatz kommen.