美研究团队开发出可集成在芯片上的智能光脉冲“整形器”

2021-10-18 14:55

从互联网到光纤或卫星通信，再到医疗诊断，我们日常生活的方方面面都离不开光学技术。这些技术使用光脉冲源来传输、检索或计算信息。因此，对光脉冲形状的精确控制，成为了这些领域进一步深入研究的关键点。

近日，一组研究人员在这方面取得了突破性的进展：美国国家科学研究院(INRS) Roberto Morandotti教授团队的博士生班奈特·费舍尔（Bennet Fischer）和博士后研究员马里奥·开姆尼茨（Mario Chemnitz）合作，共同开发了一种集成在芯片上的智能光脉冲整形器。

神奇的是，这一设备输出可以自动调整到用户具体定义的目标波形，而且技术和计算要求都非常低。

理想情况下，光学波形发生器应该自动输出目标波形，以方便用户使用；并且可以尽量减少驱动系统和读取波形的实验要求，以方便在线监测。它还应该具有长期的可靠性、低损耗、光纤连通性和最优化的功能。

除此之外，单个设备的保真度等不完善之处，会降低那些最初设计或模拟的性能。而研究人员们发现，进化优化可以帮助克服片上系统固有的设计限制，从而将它们的性能和可重构性提升到一个新的水平。

该团队表示，基于此将能够赋予这一设备与前沿机器学习、光子学概念同步的能力和系统性能。

研究人员使用进化优化算法作为一种关键工具，对可编程光子芯片进行改造，使其超出原来的用途。进化算法是自然启发的计算机程序，它允许在显著减少计算资源的情况下有效地优化多参数系统。

这项创新研究发表在《光学》（Optica）杂志上。该团队接下来将对更复杂的芯片设计进行研究，目标是提高器件性能，以及光采样(检测方案)的片上集成，最终有望提供一种现成的小型设备。

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