集成可编程光芯片的研究与功能验证

作     者：李智慧 梁宇鑫 范诗佳 廖海军 刘大鹏 冯靖 崔乃迪 LI Zhi-hui;LIANG Yu-xin;FAN Shi-jia;LIAO Hai-jun;LIU Da-peng;FENG Jing;CUI Nai-di

作者机构：联合微电子中心有限责任公司硅基光电子中心重庆401332 

出 版 物：《电子学报》 (Acta Electronica Sinica)

年 卷 期：2024年第52卷第5期

页      面：1524-1533页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(No.2022YFB2802703) 国家自然科学基金(No.62105051) 

主　　题：光子集成电路 可编程光芯片 可重构 硅光平台 功能验证 

摘      要：随着对高速、超紧凑数据信号管理需求的日益增长,光子集成电路(Photonics Integrated Circuits,PIC)在先进的光子信号处理中受到广泛关注,其中可编程光芯片因其特有的通用性、可重构特性逐渐受到开发者的青睐.本文依托联合微电子中心有限责任公司(United MicroElectronics Center ***,CUMEC)的绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator,SOI)自主工艺平台,设计并制备了包含9个六边形单元的3×3六边形架构可编程光芯片,利用迭代扫描法实现了消光比高达30 dB的开关电压标定,并通过扁平化版图优化设计使芯片尺寸降低了21%;采用此可编程光芯片进一步完成了典型功能验证:通过对输入输出端的可调基本单元(Tunable Basic Unit,TBU)耦合系数进行调谐,可实现消光比、谐振波长、自由光谱范围可调的马赫曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)/微环谐振腔(Micro-Ring Resonator,MRR),消光比可高达42.3 dB/28 dB;可实现延时量大范围可调谐的延时线及任意输入/输出端口之间的路由.该芯片是目前世界上规模最大的六边形架构可编程光芯片,并实现了与有源单元的单片集成,在微波光子信号处理、化学生物传感、量子信息、光计算领域具有广阔的应用前景.