中國光學(xué)10大進(jìn)展|チップに光子加車道を突破の大規(guī)模集積ボトルネック

原標(biāo)題:中國の光學(xué)10大進(jìn)展|チップに光子加車道を突破の大規(guī)模集積ボトルネック巧妙な作戦で、多くのサッカーチームが同じ球場でフォーメーションを練習(xí)することを想像できますか?中國のある科學(xué)研究チームは光電子チップ上の光波のためにこのようなコンパクトな方案を見つけた。光電子チップは光通訊分野の先端機(jī)器、一夫當(dāng)關(guān)、光ファイバー伝送する光信號の翻訳をしてきた大容量のサーバーやプロセサ「読める」ができるのです。膨大なデータフローに直面し、サイズが小さく、低消費(fèi)電力の光電子チップは帯域幅の面で圧力が大きい。ハルビン工業(yè)大學(xué)(深セン)準(zhǔn)教授の徐科、宋清海教授と上海交通大學(xué)研究員の杜江兵、何祖源教授のチームは協(xié)力して、成功的に新型構(gòu)造と最適化アルゴリズムを設(shè)計(jì)し、光電子チップに「車道」を増加させ、同時(shí)にクロストークと損失の問題を解決し、大規(guī)模集成のための事前資料を作った。中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所と中國光學(xué)學(xué)會が主催する中國レーザー雑誌社はこのほど、2019年度中國光學(xué)十大進(jìn)展を発表し、上述の「密集集成と任意ルートのモード分多重光子チップ」が応用研究類成果として入選した。3月26日、徐科氏は、「(www.thepaper.cn)」の記者の特別取材を受けた際、この仕事は一種の最先端の「モジュール再利用」概念に基づいており、肝心なボトルネックを突破した?！肝摇─膝猊弗濠`ル多重光子チップの大規(guī)模集積を可能にした」と彼は言った?！脯F(xiàn)在、我々は3つのデータチャンネルを提示し、最新の実験結(jié)果は4つのデータチャンネルを完成し、今後、我々は多重チャンネル數(shù)の上で更に突破し、チップの消費(fèi)電力を低減する?！构怆妷鋼Qの関門同チームが研究している半導(dǎo)體の光電子チップは、近年臺頭してきた通信チップの一種である。光通信システムの基本原理のようには、発射の端に高速データ流電気の信號が変調(diào)出力レーザ光の信號を光ファイバリレーを通じて、受付の端から光信號の後を生み出すには電気信號、調(diào)剤代わりを経て情報(bào)になる。光電子チップはその中で光電変換という任務(wù)を擔(dān)っている。徐科氏によると、大容量、高データフローの光電チップは、5Gプレパス、データセンター、スーパーコンピューティング相互接続システムに重要な応用がある。將來は量子計(jì)算、人工知能、バイオセンシングなど他の分野でもその姿を見ることができる。光電子チップのバンド幅は,システム全體の速度に対して重要であると考えられる。光ファイバーの伝送速度がいくら速くても、飛行時(shí)間が短いように見えても、安全検査のために行列が1列しかないとなると、全體の行程が遅くなる。通信の「車道」を増やすそれに伴い、モジュール分割多重の概念が誕生し、それは、レーザの數(shù)を増加させることなく、チップの並列処理能力を著しく向上させることができる?！弗猊弗濠`ル再利用という概念を持ち出す前に,まず波長再利用についてご紹介します?！剐炜皮涎预盲俊２ㄩL分割多重は1978年に提案され,すでに幹線ファイバ伝送システムに広く応用されている。それぞれのデータチャネル(導(dǎo)波路)はいくつかから數(shù)十個(gè)の波長を伝送し、それぞれの波長は異なるデータをロードする。波長間では干渉しないため,波長チャネル數(shù)を増やすことで通信容量を向上させることが可能であり,これが波長分割多重である。「一方、モード分割多重は波長分割多重と同様、波長の代わりに光波の別の物理量(導(dǎo)波モード)を使用し、多重化技術(shù)のために1つの次元を増加させ、通信容量を向上させる新しい方法である?！剐炜皮涎预盲俊∮蚍涡枰彼伽藟埣婴工毪摔膜欷?、波長の資源が飽和する時(shí)、モジュール分割多重技術(shù)は更に光子チップの帯域幅を高めることができると彼は信じている。大規(guī)模集積へ近年、モジュール分割多重技術(shù)を用いて、光電子チップのバンド幅を向上させる研究が多く行われている。しかしながら、1つの重要な問題は、マルチモード光導(dǎo)波路の損失およびクロストークである?！讣e回路のように大規(guī)模な配線ができないようにする」徐科は言った。この難題が、同チームのデザインした離散化の波波尋超構(gòu)造、一種の観光の新型光子の構(gòu)造を少しみたいに最適化アルゴリズムは、光を?qū)g現(xiàn)できる場の精巧な調(diào)整。研究者はモード(解)マルチプレクサ、マルチモード灣曲導(dǎo)波路、導(dǎo)波路交差などのキーデバイスを設(shè)計(jì)し、調(diào)製した。伝送導(dǎo)波路は、任意に曲がり、交差する場合、高効率、低クロストークの信號伝送を維持することができる。(a) 3モデルの周波數(shù)分割と曲げ構(gòu)造の顕微鏡寫真;(b)モード多重及び逆多重デバイスの顕微鏡寫真;(c)亜波長超構(gòu)造を有する導(dǎo)波路SEM寫真;(d)三モード多重と交差構(gòu)造の顕微鏡寫真;(e)カスケードの導(dǎo)波路交差裝置顕微鏡寫真;(f)サブ波長超構(gòu)造を有する導(dǎo)波交差素子SEM寫真。このμmウェルター級の新型模素子は、あまりで模分多重信號の寫真で低読んだり、串?dāng)_(解)周波數(shù)分割と任意の規(guī)模の連結(jié)が可能になった、が先端光通信素子選択する新しい技術(shù)を提供した。グローバル光通信デバイスの市場規(guī)模はここ數(shù)年來安定的に増加し、2020年の収入は166億ドルに達(dá)すると予想されている。中國は約30%のシェアを占めたが、核心基盤素子の開発?製造能力が弱かった。工信部が発表した「中國光電子デバイス産業(yè)技術(shù)発展路線図(2018-2022年)」によると、2022年中低端光電子チップの國産化率が60%を超え、ハイエンド光電子チップの國産化率が20%を突破することを確保する?！弗膝ぅē螗晒怆娮鹰隶氓驻悉氦盲葼帳盲匹欹ぅⅴΕ认冗M(jìn)國の上流の技術(shù)は、わが國が現(xiàn)在の國産化の程度は低い?！剐炜皮涎预盲俊！弗`?コア?チップ技術(shù)を突破して、『コア不足』から抜け出さなければならないということを深く認(rèn)識しなければならない」