京瓷与东北大学合作开发新型光学芯片技术 可减少反射光达95%

京瓷（Kyocera）与东北大学（Tohoku University）合作开发的全新光学芯片技术，有望为高速数据中心解决日益增长的问题，通过减少约95%的反射光来提升性能。该技术利用激光退火技术，将光学隔离器直接整合到硅光子芯片上，这一过程仅对目标区域进行加热，而不是将整个芯片暴露于高温之下。光学隔离器的作用在于防止光线朝激光源反向传播，反射光会干扰激光并降低光通信系统的性能。

随着人工智能工作负载推动数据中心需要处理更多信息，硅光子技术正在被开发，以提供更快及更高能效的连接。

光学隔离器的技术优势

该技术使用光而非电信号来传输和处理数据，激光加热技术解决了集成问题。传统的光学隔离器一般依赖于磁光石榴石，这是一种需要加热至约600摄氏度或更高温度的晶体材料，以发展出所需的抑制反射光的特性。然而，将整个硅光子芯片加热至该温度可能会损坏其电极、接线及其他元件。京瓷与东北大学通过将近红外激光仅指向隔离器形成区域来解决这一问题，激光聚焦于约700微米x700微米的区域。

这种局部加热使磁光石榴石结晶，而不会使周围的硅光子电路遭受同样的热负荷。

未来应用与发展

这种方法使得光学隔离器更容易与紧凑的光学电路及共同封装光学（Co-Packaged Optics, CPO）进行集成。CPO将光学和电子元件放置在同一半导体封装内，从而减少信号路径并可能降低信号损失和功耗。对于光学链路而言，随着系统变得更小型化和紧凑化，保持光线朝预定方向传输变得愈加重要。因此，直接制造的隔离器能够去除未来高速网络中使用的紧凑光子电路的一个主要集成障碍。

研究人员在硅波导上制造了光学隔离器，并测试其区分前行光和反向反射光的能力。该装置在光通信波长范围内实现了13.6分贝的隔离比，根据研究人员的说法，这对应于约95%的反射光减少。电子显微镜检测显示，激光处理的磁光石榴石在硅波导上正确结晶，支持实验中显示的操作结果。这一成果建立在京瓷与东北大学早期的研究基础上，旨在开发可直接集成到光学电路上的光学隔离器。

这些公司现在的目标是减少光学损失、提高效率，并使该过程更适合大规模生产。如果这些改进得以实现，直接集成的光学隔离器有望在未来高密度光学系统中发挥作用，特别是在数据中心越来越多地采用硅光子技术和CPO以应对日益增长的人工智能相关工作负载。相关研究已发表在《IEEE Access》期刊上。

新技术对数据中心的重要性

随着人工智能推动数据中心对高速数据传输的需求，京瓷与东北大学的合作开发新型光学芯片技术显得尤为重要。通过减少反射光及提升光学隔离器的集成性，这项技术不仅能提高光通信系统的性能，还能有效降低功耗，适应未来高密度光学系统的需求。随着硅光子技术的发展，这项技术的成功将对数据中心的运作效率及可持续性产生深远影响。