由光学学会制作
频率转换分插滤波器的三维显示，显示了两个耦合的有源微环谐振器、干涉输入/输出波导、连接到电光和热光移相器的金属线以及垂直光栅耦合器
学分:波士顿大学Hayk Gevorgyan 研究人员报道了基于电光调制光子分子的频率转换分插滤波器的发展
这种新型滤波器可以为芯片上的光操控开辟重要的新途径
美国波士顿大学的Hayk Gevorgyan
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将在2021年11月1日至4日举行的光学前沿+激光科学会议(FiO激光科学)全虚拟会议上介绍该研究
添加/删除过滤器用于添加和/或删除单个光信道，而不会干扰其他信道
这些滤波器通常用于光数据通信，但对于量子信息处理、光神经网络和其他应用也很重要
作为线性时不变系统的一个例子，它们减少或增加一个光通道，但从不改变其波长
新滤波器的一个关键属性是它们增加了移动被丢弃或添加的光信号的频率的能力
Gevorgyan说:“这是光学芯片设计师工具箱中一个全新的构建模块。”
“因为我们已经在硅芯片铸造工艺中实现了它，其他人可以使用它来构建新的更复杂的片上系统
这种新的频移滤波器概念可以允许更容易地操纵芯片上的波长信道，以管理数据通信中的波长拥塞
但是它也可以为使用光子的量子计算提供一种新型的分束器
" 新的滤波器建立在以前的工作基础上，在以前的工作中，研究人员创建了频率转换滤波器，将微环调制器和线性滤波器结合在一个器件中，产生偏移的下降端口响应通带
该设计包括两个主动耦合的微环谐振器和一个总线波导
尽管直通端口和分支端口彼此频移，但它们共享相同的物理波导端口，对于某些应用，这将需要线性滤波来在空间上分离信号
在这项新工作中，研究人员创建了一个二阶频率转换分插滤波器，其频率端口映射到不同的波导端口
该器件使用两个耦合的微环谐振器，内置电光移相器和两个耦合到两个环的波导
所有四个连接都具有相同的耦合强度
波士顿大学研究人员设计的二阶频率转换分插滤波器的光学显微镜图像，使用IMEC的ISIPP50G有源硅光子学工艺实现
信用:Hayk Gevorgyan 为了测试新设备，研究人员首先测量了不同端口之间的无源光传输，没有施加电信号
然后，他们测量了频率转换响应，发现该设备显示的滤波器通带偏离了各自的频率
由于使用热光移相器仔细调谐波导中的相位延迟，信道之间的串扰保持在40 dB以下
Gevorgyan补充说，“虽然这些初步结果令人鼓舞，但插入损耗有些高；迄今证明的最低损耗为13分贝
与常规滤波器一样，频率转换滤波器的插入损耗应低于5 dB，以便在数据通信中找到任何实际应用
这可以通过优化器件中使用的p-n结移相器的效率、速度和传播损耗来实现
对于量子应用，要求会更严格，目标是插入损耗低于0
5分贝
由于载流子等离子体色散效应的固有损耗，我们认为使用p-n二极管移相器无法实现这样的效率
然而，在诸如铌酸锂、钛酸钡或硅-有机混合物材料平台中的实现也可以使这种应用成为可能
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