臺灣大學聯盟實現硅與碳化硅光子集成Tb級大容量光傳輸

光纖在線編輯部  2019-11-14 08:42:26  文章來源:綜合整理  版權所有,未經許可嚴禁轉載.

導讀:最近由臺灣大學聯合七大院校共同開發硅(Si)與碳化硅 (SiC) 基光子集成芯片已有相當進展,其中以碳化硅微環諧振器為基礎的單通道50-Gbps極化解多工光子集成元件,也為更大容量更高速的Tbit/s級光網絡傳輸信號處理提供未來應用發展的可能。

11/14/2019,隨著云計算業務呈現摩爾式增長,數據中心需要傳輸海量數據,對傳輸網絡提出更高速、更大容量、更高密度、更低損耗的要求,為提高光網絡的靈活性和自適應能力,各種不同結構的集成光學器件不斷涌出。最近由臺灣大學聯合七大院校共同開發硅(Si)與碳化硅 (SiC) 基光子集成芯片已有相當進展,其中以碳化硅微環諧振器為基礎的單通道50-Gbps極化解多工光子集成元件,也為更大容量更高速的Tbit/s級光網絡傳輸信號處理提供未來應用發展的可能。


圖片說明:左起依次為項目總負責人施天從教授,臺灣大學林恭如教授與光纖在線編輯

    由臺灣大學林恭如教授帶領的團隊開發出的全光50-Gbps SiC微環諧振器的另一功能,是未來為了實現可控的可調諧諧振器,可以在微環增加制造微波電極。當電信號施加到集成的微波電極時,可提升碳化硅微環的折射率達成調制,另可通過熱光效應改變其共振波長?梢哉f代表了首個完全集成、可通過熱方式調諧的光學集成芯片。近期林教授的團隊同時希望將完成芯片上的激光泵源與探測器,與可調諧的微環諧振器及驅動芯片混合集成,可應用于1.6-Tbps超大型數據中心突破現有傳輸瓶頸。

    林教授表示:“盡管當前更多的光學傳輸和計算芯片都是由硅制成,我們的研究團隊選擇碳化硅材料為芯片基底,主要由于該材料具備很好的散熱性能,在光通訊用波段內折射率(依其組成比例在1.9-2.3范圍內可調)與吸收系數(<1e-5/cm)也比硅低,因此更容易在比硅波導尺寸大一點的情況下達到單模且具備更低光插入損耗操作與更高的耦合效率,因而對制程工藝的要求精度與成本得以降低讓碳化硅波導組件的未來應用成為的可能!
 

    可以容忍更大的芯片波導尺寸,對之后的器件封裝工藝帶來更便捷、低成本方式將受到研究人員的追捧。有朝一日,碳化硅的全光子集成方案將用于一系列可重構的設備,如用于云計算和量子信息處理所需的相位/強度調制器以及可調諧光耦合器、濾波器、波長轉換、格式轉換與解多工器與邏輯操作元等。林教授的團隊也在施天從教授所主持的整合研究項目中同時發展硅基光子集成組件平臺,并已建立自主高速多種格式數據傳輸技術與量測驗證平臺,速率可達OOK-90Gbps,PAM-75GBaud,QAM/OFDM-70G Baud,足以提供未來應用于超大型數據中心高速硅光子集成芯片的分析所需。


    該整合計劃總主持人施天從教授表示:“100Gbps的以太網目前已經被大量使用于數據中心的網絡連接,400Gbps傳輸也正在商用進程中,高速大容量傳輸是數據中心持續的需求與發展方向,項目研究充分發揮硅光子的高度集成化等優點,提出1.6Tbps大容量傳輸結構,進行完整的硅光子及激光器,驅動及IC等元件,并形成完整的傳輸系統!

    據了解,該大型整合計劃利用硅光子技術,開發應用于數據中心的超高速率1.6Tbps光收發引擎,采用混合式結構,開發硅基光電系統芯片進行光信號處理與調制,同時開發大功率DFB激光器,高速驅動及放大IC,高效率耦光結構及高速電路板,及各式高帶調變技術與測試平臺,采用四波長四光纖的傳輸架構,計劃完成后可展示發身及接收16通道的信號,總傳輸速率1.6Tbps,傳輸長度超過500米。該計劃預計于2021年正式將研發成果推向市場,當前已經有相關核心芯片進行流片測試。
 
關于林恭如教授
    林恭如教授1996年獲臺灣交通大學光電博士學位,現任臺灣大學電機工程學系終身特聘與有庠科技講座教授,并為國際電機電子工程師學會(IEEE)、美國光學學會(OSA)、國際光學工程學會(SPIE)、英國工程技術學會(IET)、英國皇家物理學會(IOP)會士 (Fellow)。他現任臺灣光電學會(TPS)理事長、美國光學學會OSA巡回講師與SPIE訪問講師,主要從事可見光照明與光纖與毫米波整合通信系統器件,硅/碳納米結構物理光學性質及發光與光波導元件,光互連芯片系統應用與全光集成通訊信號處理,飛秒鎖模光纖激光技術與通訊用光電組件量測應用,注入鎖模的半導體激光器與分波復用被動光纖網絡等方向的相關研究。

關于施天從教授
    施天從教授1994年獲臺灣交通大學光電博士學位,現任高雄科技大學電子工程系特聘教授,歷任鴻亞光電股份有限公司創辦人/總經理/技術長,交通部/中華電信電信研究所副研究員兼分項計劃/總計劃主持人等職務,主要從事光電半導體組件及構裝,光收發器設計及量測,高頻電路分析仿真及設計,光纖通訊系統,光子晶體/硅光子組件設計技術,光纖雷射系統與倍頻激光技術等相關研究。
關鍵字: 臺灣 Tb級 光傳輸
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