中佛罗里达大学光学与光子学学院(CREOL)研究小组负责人彼得·德尔费特(Peter Delfyett)说:“随着在互联网上传输更多信息的需求不断增长，我们需要新的技术来进一步提高数据速率。”“由于光互连可以比电子互连传输更多的数据，我们的工作可以在构成互联网骨干的数据中心实现更好、更快的数据处理。”

一个由多个机构组成的研究小组在《光学出版集团》杂志上描述了这种新的光通信链路光学信．它通过将频率梳光源与美国国家标准与技术研究院(NIST)开发的新型光子晶体谐振器相结合，以及斯坦福大学研究人员设计的优化模分多路复用器，实现了40个通道。每个频道都可以用来传输信息，就像不同的立体声频道或频率传输不同的音乐电台一样。

“我们展示了这些新的频率梳可以用于完全集成的光学互连，”该论文的第一作者之一Chinmay Shirpurkar说。“所有的光子元件都是由硅基材料制成的，这表明了用低成本、易于制造的光互连制造光信息处理设备的潜力。”

除了改善互联网数据传输，这项新技术还可用于制造速度更快的光学计算机，从而为人工智能、机器学习、大规模仿真和其他应用提供所需的高水平计算能力。爱博网投官方网站

使用多个光维度

这项新工作涉及由宾夕法尼亚大学的Firooz Aflatouni, NIST的Scott B. Papp，斯坦福大学的Jelena Vuckovic和CREOL的Delfyett领导的研究小组。它是DARPA光子学封装极限可扩展性(PIPES)项目的一部分，该项目旨在利用光来极大地改善基于微梳光源的封装集成电路的数字连接。

研究人员利用五氧化二钽(Ta)创造了光链路₂O₅)波导在硅衬底制造成一个环与纳米图案振荡在内壁上。由此产生的光子晶体微环谐振器将一个激光输入转换成十个不同的波长。他们还设计并优化了一个模分多路复用器，可以将每个波长转换成四个不同形状的新光束。增加这个空间维度可以使数据容量增加四倍，创建40个通道。

一旦数据被编码到每种光束形状和每种光束颜色上，光就会重新组合成单一光束并传输到目的地。在最终目的地，波长和光束形状被分离，这样每个通道都可以独立地接收和检测，而不会受到其他传输通道的干扰。

“我们的链接的一个优势是光子晶体谐振器比传统的环形谐振器更容易产生孤子和更平坦的梳状频谱，”来自NIST的共同第一作者张吉兆说。“这些特性对光数据链路是有益的。”

采用逆设计，性能更好

为了优化模分多路复用器，研究人员使用了一种称为光子反设计的计算纳米光子设计方法。这种方法提供了一种更有效的方法来探索各种可能的设计，同时提供更小的足迹，更好的效率和新的功能。

“光子逆设计方法使我们的链接高度可定制，以满足特定应用的需求，”来自斯坦福大学的共同第一作者Kiyoul Yang说。

新器件的测试结果与仿真结果吻合良好，信道串扰小于-20 dB。使用小于10dbm的接收光接收器功率，该链路使用PRBS31模式在40个通道中的34个通道中执行无错误数据传输，PRBS31模式是一种用于测试高速电路在压力下的标准。

研究人员现在正在努力通过结合光子晶体微环谐振器或使用更复杂的光束形状来进一步改进该设备，以产生更长的波长。这些设备的商业化将需要完全集成高带宽、低功耗和小体积的发射器和接收器芯片。这可能使下一代光互连用于数据中心网络。

本文使用的光子优化软件的开源代码可在https://github.com/stanfordnqp/spins-b．