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新颖的片上集成光信号发生器，可输出高性能可重构皮秒脉冲 | OE NEWS

光电汇OESHOW

2021-10-19

导读：未来还可实现完整的全片上集成智能光信号发生器

随着科技的不断发展，如今无论是我们经常使用的互联网，还是先进的医疗诊断，亦或是太空上的卫星通信，均离不开光学技术的支持。而这些技术的共同点便是使用光脉冲来进行信息的传输、检索和计算，因此提高对光脉冲的控制是这些技术进一步发展的必要因素。这其中的关键器件便是光信号发生器（OWG），而OWG理想情况下应该具有以下两个特性：（1）自主输出目标波形（用户友好性）；（2）最小化驱动系统和读出（或监测）波形的实验要求；（3）具有长期可靠性、低损耗、光纤连接性和最大功能性。

然而，至今为止，绝大部分的集成式OWG仅能实现其中一个或两个的关键特性，且其时间分辨率均很难达到皮秒量级。为此，法国国家科学研究所（INRS）的Mario Chemnitz和Bennet Fischer等人基于时间相干合成概念设计并开发了一种片上集成的智能光信号发生器，该设备可以使用预设的脉冲采样方案输出时间分辨率高达数十皮秒的任意光脉冲形状，且具有即时可重构性，其相关内容已发表在《Optica》中。

图光脉冲整形装置示意图

在这项工作中，研究人员将新颖的可重构皮秒脉冲整形技术、超快全光采样方法和粒子群优化（PSO）算法相结合，以实现光波形的动态可重构性输出。具体来说，首先在低损耗氮氧化硅芯片平台上通过使用热可调的非平衡马赫-曾德尔干涉仪（UMZIs）实现时间上的相干合成，以完成用户定义的脉冲整形；其次，基于种子四波混频（FWM）的全光采样实现自我优化，并提供一个缓慢变化的输出信号以用于波形重建；最后，将该装置与PSO算法结合以实现系统性能以及收敛速度的提高。

未来，该团队将对更复杂的芯片进行设计和开发，以实现器件性能的提高以及检测方案的集成，直至实现完整的全片上集成智能光信号发生器。

论文原文：

https://doi.org/10.1364/OPTICA.435435

消息来源：

https://phys.org/news/2021-10-intelligent-optical-chip-telecommunications.html