以最少预校准实现大规模环形谐振器电路的高精度编程
光学
2025-07-25 v1
摘要
微环谐振器（MRRs）是大规模光子集成电路（PICs）中的关键组件，但如何高精度、高效率地对这些电路进行编程仍是一个未解决的挑战。传统方法依赖于复杂的校准过程，既耗时又常常不准确，限制了光子集成电路的可扩展性。本工作引入了一种名为“芯片在环优化”（ChiL）的创新控制方法，通过提供高可扩展性、高精度、快速收敛和鲁棒性来应对这一挑战。ChiL 将一个包含 N 个器件的系统的校准复杂度从 O(k^N) 降低到单次测量，同时在存在系统非理想性（包括制造差异、热串扰和温度漂移）的情况下，仍能保持超过 9 位的创纪录高精度。利用 ChiL，我们实验演示了一个用于计算矩阵特征值和特征向量的光子求解器，其误差在 10^{-4} 量级。此外，我们实现了一个光子神经网络（PNN），其准确率和混淆矩阵与数字计算机的结果完全相同。ChiL 为大规模光子集成电路的编程提供了一种实用的方法，并在规模和精度上弥合了模拟光子计算与数字电子计算及信号处理之间的差距。
引用
@article{arxiv.2410.22064,
title = {High-precision programming of large-scale ring resonator circuits with minimal pre-calibration},
author = {Shaojie Liu and Tengji Xu and Benshan Wang and Dongliang Wang and Qiarong Xiao and Chaoran Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.22064},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 5 figures