11/14/2019，隨著云計(jì)算業(yè)務(wù)呈現(xiàn)摩爾式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心需要傳輸海量數(shù)據(jù)，對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的靈活性和自適應(yīng)能力，各種不同結(jié)構(gòu)的集成光學(xué)器件不斷涌出。最近由臺(tái)灣大學(xué)聯(lián)合七大院校共同開發(fā)硅(Si)與碳化硅 (SiC) 基光子集成芯片已有相當(dāng)進(jìn)展，其中以碳化硅微環(huán)諧振器為基礎(chǔ)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(jí)光網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)處理提供未來應(yīng)用發(fā)展的可能。


圖片說明：左起依次為項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人施天從教授，臺(tái)灣大學(xué)林恭如教授與光纖在線編輯
    由臺(tái)灣大學(xué)林恭如教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的全光50-Gbps SiC微環(huán)諧振器的另一功能，是未來為了實(shí)現(xiàn)可控的可調(diào)諧諧振器，可以在微環(huán)增加制造微波電極。當(dāng)電信號(hào)施加到集成的微波電極時(shí)，可提升碳化硅微環(huán)的折射率達(dá)成調(diào)制，另可通過熱光效應(yīng)改變其共振波長(zhǎng)�？梢哉f代表了首個(gè)完全集成、可通過熱方式調(diào)諧的光學(xué)集成芯片。近期林教授的團(tuán)隊(duì)同時(shí)希望將完成芯片上的激光泵源與探測(cè)器，與可調(diào)諧的微環(huán)諧振器及驅(qū)動(dòng)芯片混合集成，可應(yīng)用于1.6-Tbps超大型數(shù)據(jù)中心突破現(xiàn)有傳輸瓶頸。

    林教授表示：“盡管當(dāng)前更多的光學(xué)傳輸和計(jì)算芯片都是由硅制成，我們的研究團(tuán)隊(duì)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(nèi)折射率(依其組成比例在1.9-2.3范圍內(nèi)可調(diào))與吸收系數(shù)(<1e-5/cm)也比硅低，因此更容易在比硅波導(dǎo)尺寸大一點(diǎn)的情況下達(dá)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(duì)制程工藝的要求精度與成本得以降低讓碳化硅波導(dǎo)組件的未來應(yīng)用成為的可能。”
 

    可以容忍更大的芯片波導(dǎo)尺寸，對(duì)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(gòu)的設(shè)備，如用于云計(jì)算和量子信息處理所需的相位/強(qiáng)度調(diào)制器以及可調(diào)諧光耦合器、濾波器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換與解多工器與邏輯操作元等。林教授的團(tuán)隊(duì)也在施天從教授所主持的整合研究項(xiàng)目中同時(shí)發(fā)展硅基光子集成組件平臺(tái)，并已建立自主高速多種格式數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與量測(cè)驗(yàn)證平臺(tái)，速率可達(dá)OOK-90Gbps，PAM-75GBaud，QAM/OFDM-70G Baud，足以提供未來應(yīng)用于超大型數(shù)據(jù)中心高速硅光子集成芯片的分析所需。


    該整合計(jì)劃總主持人施天從教授表示：“100Gbps的以太網(wǎng)目前已經(jīng)被大量使用于數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)連接，400Gbps傳輸也正在商用進(jìn)程中，高速大容量傳輸是數(shù)據(jù)中心持續(xù)的需求與發(fā)展方向，項(xiàng)目研究充分發(fā)揮硅光子的高度集成化等優(yōu)點(diǎn)，提出1.6Tbps大容量傳輸結(jié)構(gòu)，進(jìn)行完整的硅光子及激光器，驅(qū)動(dòng)及IC等元件，并形成完整的傳輸系統(tǒng)�！�

    據(jù)了解，該大型整合計(jì)劃利用硅光子技術(shù)，開發(fā)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的超高速率1.6Tbps光收發(fā)引擎，采用混合式結(jié)構(gòu)，開發(fā)硅基光電系統(tǒng)芯片進(jìn)行光信號(hào)處理與調(diào)制，同時(shí)開發(fā)大功率DFB激光器，高速驅(qū)動(dòng)及放大IC，高效率耦光結(jié)構(gòu)及高速電路板，及各式高帶調(diào)變技術(shù)與測(cè)試平臺(tái)，采用四波長(zhǎng)四光纖的傳輸架構(gòu)，計(jì)劃完成后可展示發(fā)身及接收16通道的信號(hào)，總傳輸速率1.6Tbps，傳輸長(zhǎng)度超過500米。該計(jì)劃預(yù)計(jì)于2021年正式將研發(fā)成果推向市場(chǎng)，當(dāng)前已經(jīng)有相關(guān)核心芯片進(jìn)行流片測(cè)試。
 
關(guān)于林恭如教授
    林恭如教授1996年獲臺(tái)灣交通大學(xué)光電博士學(xué)位，現(xiàn)任臺(tái)灣大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系終身特聘與有庠科技講座教授，并為國(guó)際電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)、美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)(OSA)、國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)(SPIE)、英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)(IET)、英國(guó)皇家物理學(xué)會(huì)（IOP）會(huì)士 (Fellow)。他現(xiàn)任臺(tái)灣光電學(xué)會(huì)(TPS)理事長(zhǎng)、美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)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(tǒng)器件，硅/碳納米結(jié)構(gòu)物理光學(xué)性質(zhì)及發(fā)光與光波導(dǎo)元件，光互連芯片系統(tǒng)應(yīng)用與全光集成通訊信號(hào)處理，飛秒鎖模光纖激光技術(shù)與通訊用光電組件量測(cè)應(yīng)用，注入鎖模的半導(dǎo)體激光器與分波復(fù)用被動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)等方向的相關(guān)研究。

關(guān)于施天從教授
    施天從教授1994年獲臺(tái)灣交通大學(xué)光電博士學(xué)位，現(xiàn)任高雄科技大學(xué)電子工程系特聘教授，歷任鴻亞光電股份有限公司創(chuàng)辦人/總經(jīng)理/技術(shù)長(zhǎng)，交通部/中華電信電信研究所副研究員兼分項(xiàng)計(jì)劃/總計(jì)劃主持人等職務(wù)，主要從事光電半導(dǎo)體組件及構(gòu)裝，光收發(fā)器設(shè)計(jì)及量測(cè)，高頻電路分析仿真及設(shè)計(jì)，光纖通訊系統(tǒng)，光子晶體/硅光子組件設(shè)計(jì)技術(shù)，光纖雷射系統(tǒng)與倍頻激光技術(shù)等相關(guān)研究。