突破瓶頸！全光學晶片開啟光速通訊新紀元

大資料時代來臨，資訊處理面臨兩大難題：海量資料處理與能源消耗問題。更棘手的是，現今超過90%的資料雖然透過光波傳輸，實際運算卻仍停留在電子領域。為解決這種「光電轉換落差」，科學界發展出兩種解決方案：光-電-光轉換(O-E-O)與全光學資訊處理(AOSP)。

相較於O-E-O轉換存在透明度限制與平行處理困難等缺點，AOSP技術透過非線性光學效應，在系統複雜度、成本與能源效率方面都展現更優異的表現。這項技術最早可追溯至1980年代，當時使用笨重的非線性光學元件進行實驗，直到近年光子積體電路技術突破才取得重大進展。

在眾多技術平臺中，矽光子學被視為推動AOSP發展最具潛力的選擇。未來光學網路需具備「3T」(格式透明、波長透明、頻寬透明)、「3M」(多功能、多通道、多網路)和「3S」(自感知、自學習、自適應)能力，而矽光子技術正好能滿足這些嚴苛需求。

由張新亮教授(華中科技大學)、蘇翼凱教授(上海交通大學)等頂尖學者組成的團隊，成功開發出全球首款可程式化全光學訊號處理晶片。這款採用絕緣層上矽(SOI)技術的晶片，整合了光學濾波、訊號再生與邏輯運算等關鍵功能。

研究團隊克服了矽材料固有的雙光子吸收效應等技術障礙，透過創新的波導結構設計與材料工程，實現0.17dB/cm的超低損耗波導，品質因子(Q值)更高達2.1×10⁶。實驗證明，該晶片能同時處理8通道訊號，總處理能力達800Gb/s，並支援DPSK、OOK等多種調變格式。

這項突破為未來光通訊、量子計算等領域奠定重要基礎。隨著奈米製造技術持續精進，全光學處理晶片將在高效能運算與通訊系統中扮演關鍵角色。

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