一种新型技术实现光学芯片热调速度翻倍提升

硅基光量子芯片技术是集成光子领域的科研热点方向之一。得益于兼容CMOS工艺和硅材料特性，硅基集成光学芯片和器件具有成本低、尺寸小、功耗低、高集成度等诸多优势，为大规模光计算、光量子计算和信息处理应用提供理想平台。 马赫-曾德尔干涉仪（MZI）是光（量子）计算芯片实现高精度编程操作的核心器件，通过对MZI和移相器的组合调制，可以完成量子态编码这一关键步骤，提升光量子芯片信息处理能力。

图（a）为1 个实现任意的幺正变换的芯片结构， 图 (b) 为 1 个可以实现任意两比特量子操作的芯片结构，片上集成大量MZI器件 图源：光量子芯片中级联移相器的快速标定方法，High-speed calibration method for cascaded phase shifters in integrated quantum photonic chips，Xing Ze-Yu Li Zhi-Hao Feng Tian-Feng Zhou Xiao-Qi，Acta Physica Sinica, 70, 184207 (2021) DOI: 10.7498/aps.70.20210401 具体而言，实验者通过施加不同的电流、电压来调节MZI上下臂传输光的相位差，进而改变输出光的强度和相位，从而产生干涉，实现对光路的控制。要最大化提升芯片计算精度，需要准确找到移相器相位与驱动电压、电流之间的函数关系。随着片上级联MZI数量的激增，电流、电压与移相器相位的组合结果呈指数级上涨。因此，寻找到一种高效、带有反馈的移相器电流、电压调节方式尤为重要。

马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构示意图

硅臻光芯片MZI热调测试方案

硅臻程控多通道电流（电压）源体积小巧，可实现多达64通道的高精度恒定电流和恒定电压输出。实验者通过SCSI屏蔽电缆线将电流电压源连接至PCB下载转接板，可同时对64个通道施加合适的电压或电流，调节得到想要的光信号。各通道加载值起初是随机的，实验者通过反馈函数每次迭代找到合适的值，以实现电流值、电压值设置值的快速切换。其中，系列产品单通道最大电流值可达100mA。

此方案支持两种电流、电压调节方式： 1.手调：通过上位机软件直接输入指标 2.Python指令自动化控制：通过Python编程电流电压源给芯片传输控制信号，随后检测PD值，并通过电脑编码反馈给电流电压源改变控制信号，直至获得想要的结果。    

硅臻光计算芯片MZI热调测试方案 硅臻热调测控方案现已成功应用于国内20多个一流高校、科研院所的硅光芯片研究课题组，一起来看看硅臻用户怎么说？

用户测控臻芯话： “硅臻电流电压源第一个显著优势就是多通道，多达64个通道，能满足更大规模的芯片控制。二是转接板更方便，硅臻提供的转接板连接光芯片很方便灵活，不需要像之前还要专门去定制设计转接板。” ——山西大学 贾老师       “之前用NI的测控方案，硅臻的这个转接板比较方便，之前方案要自己定制设计转接板，比较麻烦。第二个是接口，硅臻这个电源通过串口连接比较方便，之前的方案要用雷电口，很多上位机没有相应的接口。” ——复旦大学 王博士

  “硅臻的电流电压源控制起来比较方便。之前用的方案要级联好几个电源，用起来比较麻烦，没那么方便。” ——北京理工大学何老师

“体验比较明显就是多通道，其他电压源很少能做到这么多通道的，之前最多就是2-3个通道，或者自己做FPGA的电路板实现这个通道。另外就是电流源的精度也比较高，能够满足测控的需求。” ——北京大学 张老师
“一是集产品设计很紧凑，小巧，节省空间；二是产品的集成度很高，在小巧的体积里集成了电流源、电压源等功能，还提供上位机；三是操作比较灵活，通过程序编码可以实现很灵活的控制。” ——清华大学黄博士

硅臻程控多通道电流电压源感恩活动已持续2周，后台收到不少用户的精彩留言。第一轮礼品将陆续寄出，请注意查收。感谢大家对硅臻多通道电流电压源的支持与建议，我们会不断优化产品性能，后续推出升级版本，为广大客户提供更舒心的体验与服务。

审核编辑：黄飞