集成电光数模链路用于高效计算与任意波形生成
光学
2024-11-08 v1
摘要
人工智能和现代通信系统的快速增长需要创新的解决方案来提高计算能力和先进的信号处理能力。集成光子学利用芯片尺度上电磁波的模拟特性，为基于数字电子学的方法提供了有前景的补充。为了充分发挥其作为模拟处理器的潜力，在传统数字电子系统与模拟光子学之间建立共同的技术基础，对于构建下一代计算与通信硬件势在必行。然而，高效接口的缺失严重制约了模拟优势的全面展示，其中可扩展性、速度和能耗是主要瓶颈。在此，我们解决了这一挑战，并展示了由基于晶圆厂铌酸锂纳米光子学实现的通用电光数模链路(EO-DiAL)。利用纯数字输入，我们实现了信息速率高达 186 Gbit/s 的 (i) 光学和 (ii) 电波形按需生成。前者解决了光子计算中的数字-模拟电光转换挑战，在消耗 0.058 pJ/bit 的同时展示了高保真度 MNIST 编码。后者实现了一种无脉冲整形的微波任意波形生成方法，具备超宽带可调延迟和增益。我们的结果为集成光子学驱动的高效紧凑型数模转换范式铺平了道路，并强调了模拟光子硬件在计算、光互连和高速测距等各种应用中的变革性影响。
引用
@article{arxiv.2411.04395,
title = {Integrated electro-optic digital-to-analog link for efficient computing and arbitrary waveform generation},
author = {Yunxiang Song and Yaowen Hu and Xinrui Zhu and Keith Powell and Letícia Magalhães and Fan Ye and Hana Warner and Shengyuan Lu and Xudong Li and Dylan Renaud and Norman Lippok and Di Zhu and Benjamin Vakoc and Mian Zhang and Neil Sinclair and Marko Lončar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.04395},
year = {2024}
}