近日，由华中科技大学、上海交通大学、电子科技大学和南开大学等机构组成的中国研究团队成功研发出全球首款可编程单芯片全光信号处理（AOSP）芯片。该芯片支持光滤波、信号再生和逻辑运算，突破了传统硅光子技术需依赖“光-电-光”转换的限制，为高速计算和数据处理提供了全新架构。

硅光子技术助力全光信号处理

据研究团队介绍，该芯片基于硅光子技术，利用CMOS兼容性、低信号损耗和强光学非线性等优势，满足了下一代光网络对高速数据传输、波长透明操作和多通道处理的需求。实验结果表明，该芯片能够实现动态滤波、逻辑计算和信号再生，为光通信、高级计算、成像和传感等领域的应用奠定了基础。

△带电气和光学接口的封装八通道AOSP芯片

突破技术瓶颈，实现高效性能

在绝缘体上硅（SOI）平台上开发全光信号处理芯片面临诸多技术挑战。例如，硅材料中的双光子吸收（TPA）和自由载流子吸收（FCA）会限制非线性相互作用的功率，而高折射率对比则增加了光散射损失和热串扰。为解决这些问题，研究团队引入了超低损耗硅波导和高质量微谐振器，显著提升了芯片的性能。

△光子芯片在柔性光网络中的作用及其与科学问题的关系

此外，团队还通过创新设计策略，如反向偏置PIN结波导和多模波导结构，增强了非线性光学性能。这些技术进步使得芯片能够支持高达100 Gbit/s的逻辑运算和多通道信号再生，同时具备高灵活性和可调谐性。

芯片性能卓越，未来潜力巨大

研究数据显示，该芯片的超低损耗硅波导损耗仅为0.17dB/cm，品质因子（Q因子）高达2.1×10⁶。其集成滤波器的带宽可从0.55 pm调谐至648.72 pm，自由光谱范围（FSR）可调范围为0.06 nm至1.86 nm。在单芯片上集成了136个器件，总信号处理能力高达800 Gb/s，适用于多种调制格式，包括DPSK和OOK。

研究团队表示，得益于光学克尔非线性的超快特性，未来可通过纳米制造技术、新材料和封装工艺的进一步优化，提升芯片性能，推动光域逻辑运算、数据路由和内存访问的发展。这一突破或将重新定义交换器在高速通信和先进计算中的角色。