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汽车之家

书名:黄飞鸿|作者:笑无语|本书类别:古言|更新时间:08:24:32|字数:3896字

一 | 1月12日,Verge报告称,SpaceX于今早完成了其在加利福尼亚州的第一次猎鹰9号火箭发射任务,将长期客户铱的所有10颗卫星送入近地轨道。

二 | 从那时起,SpaceX利用无人驾驶的飞船回收了猎鹰9号火箭,成功回收的火箭总数达到33枚。今天的任务,称为铱-8,将把最后一颗卫星轨道为铱下一个项目。SpaceX已与铱公司签订合同,为卫星网络发射所有75颗轨道卫星,卫星网络将提供低地球轨道信号覆盖。卫星网是对铱原有卫星网的更新换代,铱原有卫星网由1997年至2002年发射的卫星组成。SpaceX定期从加利福尼亚州批量发射10颗新卫星,一次只发射5颗。今天的发射将完成铱网络。

三 |     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。         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。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。

四 | 大约在发射10分钟后,SpaceX努力确保其猎鹰9号火箭降落在海上的一艘无人飞船上。SpaceX去年12月的最后一次任务是为美国空军发射一颗GPS卫星。由于保密,该公司选择在发射后不回收猎鹰9号火箭。在那次飞行之前,SpaceX的猎鹰9号火箭曾试图降落在佛罗里达海岸,但不幸的是坠入了海洋。幸运的是,今天的火箭恢复非常顺利。“猎鹰9号”火箭于2018年9月从佛罗里达发射了“电星18号”华帝号卫星,并降落在大西洋的一艘无人飞船上。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。火箭的成功回收标志着航天公司第33次成功回收猎鹰9号火箭推进器。         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。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。

五 | 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。         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。

六 |          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。

七 |          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。

八 | 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。

九 | 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。

十 | 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。

十一 |          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。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。         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。

十二 | 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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