一種新型技術(shù)實(shí)現(xiàn)光學(xué)芯片熱調(diào)速度翻倍提升

硅基光量子芯片技術(shù)是集成光子領(lǐng)域的科研熱點(diǎn)方向之一。得益于兼容CMOS工藝和硅材料特性，硅基集成光學(xué)芯片和器件具有成本低、尺寸小、功耗低、高集成度等諸多優(yōu)勢(shì)，為大規(guī)模光計(jì)算、光量子計(jì)算和信息處理應(yīng)用提供理想平臺(tái)。 馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x（MZI）是光（量子）計(jì)算芯片實(shí)現(xiàn)高精度編程操作的核心器件，通過(guò)對(duì)MZI和移相器的組合調(diào)制，可以完成量子態(tài)編碼這一關(guān)鍵步驟，提升光量子芯片信息處理能力。

圖（a）為1 個(gè)實(shí)現(xiàn)任意的幺正變換的芯片結(jié)構(gòu)， 圖 (b) 為 1 個(gè)可以實(shí)現(xiàn)任意兩比特量子操作的芯片結(jié)構(gòu)，片上集成大量MZI器件 圖源：光量子芯片中級(jí)聯(lián)移相器的快速標(biāo)定方法，High-speed calibration method for cascaded phase shifters in integrated quantum photonic chips，Xing Ze-Yu Li Zhi-Hao Feng Tian-Feng Zhou Xiao-Qi，Acta Physica Sinica, 70, 184207 (2021) DOI: 10.7498/aps.70.20210401 具體而言，實(shí)驗(yàn)者通過(guò)施加不同的電流、電壓來(lái)調(diào)節(jié)MZI上下臂傳輸光的相位差，進(jìn)而改變輸出光的強(qiáng)度和相位，從而產(chǎn)生干涉，實(shí)現(xiàn)對(duì)光路的控制。要最大化提升芯片計(jì)算精度，需要準(zhǔn)確找到移相器相位與驅(qū)動(dòng)電壓、電流之間的函數(shù)關(guān)系。隨著片上級(jí)聯(lián)MZI數(shù)量的激增，電流、電壓與移相器相位的組合結(jié)果呈指數(shù)級(jí)上漲。因此，尋找到一種高效、帶有反饋的移相器電流、電壓調(diào)節(jié)方式尤為重要。

馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x（MZI）結(jié)構(gòu)示意圖

硅臻光芯片MZI熱調(diào)測(cè)試方案

硅臻程控多通道電流（電壓）源體積小巧，可實(shí)現(xiàn)多達(dá)64通道的高精度恒定電流和恒定電壓輸出。實(shí)驗(yàn)者通過(guò)SCSI屏蔽電纜線將電流電壓源連接至PCB下載轉(zhuǎn)接板，可同時(shí)對(duì)64個(gè)通道施加合適的電壓或電流，調(diào)節(jié)得到想要的光信號(hào)。各通道加載值起初是隨機(jī)的，實(shí)驗(yàn)者通過(guò)反饋函數(shù)每次迭代找到合適的值，以實(shí)現(xiàn)電流值、電壓值設(shè)置值的快速切換。其中，系列產(chǎn)品單通道最大電流值可達(dá)100mA。

此方案支持兩種電流、電壓調(diào)節(jié)方式： 1.手調(diào)：通過(guò)上位機(jī)軟件直接輸入指標(biāo) 2.Python指令自動(dòng)化控制：通過(guò)Python編程電流電壓源給芯片傳輸控制信號(hào)，隨后檢測(cè)PD值，并通過(guò)電腦編碼反饋給電流電壓源改變控制信號(hào)，直至獲得想要的結(jié)果。? ??

硅臻光計(jì)算芯片MZI熱調(diào)測(cè)試方案 硅臻熱調(diào)測(cè)控方案現(xiàn)已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)20多個(gè)一流高校、科研院所的硅光芯片研究課題組，一起來(lái)看看硅臻用戶怎么說(shuō)？

用戶測(cè)控臻芯話： “硅臻電流電壓源第一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)就是多通道，多達(dá)64個(gè)通道，能滿足更大規(guī)模的芯片控制。二是轉(zhuǎn)接板更方便，硅臻提供的轉(zhuǎn)接板連接光芯片很方便靈活，不需要像之前還要專門去定制設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接板。” ——山西大學(xué) 賈老師 ? ? ? “之前用NI的測(cè)控方案，硅臻的這個(gè)轉(zhuǎn)接板比較方便，之前方案要自己定制設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接板，比較麻煩。第二個(gè)是接口，硅臻這個(gè)電源通過(guò)串口連接比較方便，之前的方案要用雷電口，很多上位機(jī)沒(méi)有相應(yīng)的接口?！?——復(fù)旦大學(xué) 王博士

? “硅臻的電流電壓源控制起來(lái)比較方便。之前用的方案要級(jí)聯(lián)好幾個(gè)電源，用起來(lái)比較麻煩，沒(méi)那么方便。” ——北京理工大學(xué)何老師

“體驗(yàn)比較明顯就是多通道，其他電壓源很少能做到這么多通道的，之前最多就是2-3個(gè)通道，或者自己做FPGA的電路板實(shí)現(xiàn)這個(gè)通道。另外就是電流源的精度也比較高，能夠滿足測(cè)控的需求?！?——北京大學(xué) 張老師
“一是集產(chǎn)品設(shè)計(jì)很緊湊，小巧，節(jié)省空間；二是產(chǎn)品的集成度很高，在小巧的體積里集成了電流源、電壓源等功能，還提供上位機(jī)；三是操作比較靈活，通過(guò)程序編碼可以實(shí)現(xiàn)很靈活的控制?！?——清華大學(xué)黃博士

硅臻程控多通道電流電壓源感恩活動(dòng)已持續(xù)2周，后臺(tái)收到不少用戶的精彩留言。第一輪禮品將陸續(xù)寄出，請(qǐng)注意查收。感謝大家對(duì)硅臻多通道電流電壓源的支持與建議，我們會(huì)不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，后續(xù)推出升級(jí)版本，為廣大客戶提供更舒心的體驗(yàn)與服務(wù)。

審核編輯：黃飛

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