7/03/2025，光纖在線訊，文章來源：Luceda

中國科學院上海光學精密機械研究所謝鵬團隊創(chuàng)新性地解決了“光芯片上高密度信息并行處理”的難題，融合自主研發(fā)的多波長光源芯片、大帶寬光交互芯片、可重構光計算芯片、高精度光學矩陣驅動芯片及并行光電混合計算算法，成功推出超高并行光子計算集成芯片——“流星一號”。

該芯片實現(xiàn)并行度大于100的光子計算原型驗證系統(tǒng)，在不增加芯片面積的情況下支持高達2500次乘累加（MAC）運算，相關成果發(fā)表于 eLight，這一成果標志著光計算系統(tǒng)在光譜處理和光學機器學習領域取得了重要突破。

      
波長復用驅動超并行運算
該架構以集成微腔光頻梳為多波長光源，提供超過100個相干頻率通道，結合寬帶MZI網(wǎng)格實現(xiàn)并行矩陣運算。

輸入數(shù)據(jù)通過解復用器分配至不同頻率通道，經(jīng)電光調制器編碼后進入MZI網(wǎng)格，完成矩陣-向量或矩陣-矩陣乘法運算。輸出端通過解復用器和光電探測器提取結果。

系統(tǒng)采用波長自適應相位補償框架，優(yōu)化寬帶MZI設計，降低色散效應，確?？?0 nm波段的矩陣一致性超過0.9。

集成微腔光頻梳以50 GHz間隔生成100個頻率通道，兼容商用WDM設備，顯著提升系統(tǒng)可擴展性。

      
高保真驗證性能
研究團隊在硅基絕緣體（SOI）平臺上制造了5×5 MZI網(wǎng)格芯片，采用90 nm CMOS工藝，集成寬帶多模干涉儀（MMI）和熱光相位移器。

實驗中，集成微腔光頻梳光源展示標準雙曲正割平方輪廓，輸出光譜一致性達0.902，標準誤差僅0.447 dB。端口到端口測試表明，身份矩陣和隨機矩陣的編程保真度分別達0.861和0.907。系統(tǒng)在20個波長通道上驗證了矩陣一致性，平均誤差降低至5%以下，支持100波長并行運算。

此外，模擬顯示系統(tǒng)可執(zhí)行高達2500次MAC運算/周期，展現(xiàn)了超高并行性。

   
光神經(jīng)網(wǎng)絡的未來引擎
這項研究通過集成微腔光頻梳和MZI網(wǎng)格的創(chuàng)新結合，成功實現(xiàn)100波長并行光子計算，突破了傳統(tǒng)光子計算的擴展性瓶頸。其高一致性和低能耗特性為光神經(jīng)網(wǎng)絡的實用化鋪平道路。

未來，通過優(yōu)化色散補償算法和開發(fā)無色散MZI器件，系統(tǒng)可靠性與可擴展性將進一步提升。這項技術不僅有望加速AI訓練，還可廣泛應用于量子信息科學等領域，為下一代高性能計算注入無限可能。