亚 dB 损耗的超宽带即插即用光子电路封装
光学
2025-05-28 v1 应用物理
摘要
光子集成电路（PIC）为计算系统提供了变革性潜力，能够实现高带宽神经形态处理器，并在芯片级平台上促进低退相干量子计算。然而，开发稳健且可扩展的光学封装解决方案仍然是一项重大挑战。高效的光纤-芯片耦合对于最小化损耗和实现高光学带宽至关重要，这是光子计算的关键要求。在此，我们引入了一种新颖的光纤到 PIC 连接的即插即用解决方案，使用多纤终端推入式母头电缆，并通过双光子聚合在电路上增材制造对准配合件。我们开发了 3D 面外耦合器，提供 -0.41 dB 的峰值传输，并在 1500-1600 nm 范围内具有低于 0.55 dB 损耗的宽带性能。将耦合器与即插即用解决方案集成平均仅增加 0.37+-0.12 dB 的损耗，创造了 0.78 dB 损耗的无源面外封装解决方案记录，以及大于 100 nm 的 -0.5 dB 带宽。我们通过将 17 端口光子电路接口用于非相干光子计算，表征了该面外封装解决方案在损耗和带宽方面的可重复性。封装的高带宽对于耦合超辐射发光二极管的完整 100 nm 带宽光谱至关重要，从而实现了 17.6 GBaud 的低噪声计算。我们的概念实现了多端口、无源和可重构的光子集成电路封装，提供了推动光子封装向电子芯片封装的可扩展性和稳健性迈进的可靠性与多功能性。
引用
@article{arxiv.2505.21168,
title = {Ultra-Broadband plug-and-play photonic circuit packaging with sub-dB loss},
author = {Erik Jung and Helge Gehring and Frank Brueckerhoff-Plueckelmann and Linus Kraemer and Clara Vazquez-Martel and Eva Blasco and Wolfram Pernice},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.21168},
year = {2025}
}