研究透视：Nature Photonics-无需光刻 | 集成光子学
集成光子学Integrated photonics，因其固有的高速度，大带宽和无限的并行性，是缓解日益增长数据流量的关键所在。然而，集成光子学技术的主要推动者是高精度光刻技术，用以制造高分辨率的光子结构。
近日，美国 宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）Tianwei Wu，冯亮Liang Feng等，在Nature Photonics上发文，报道了一种用于集成光子处理器的无需光刻范例，其目标是在有源半导体平台上，动态控制折射率虚部imaginary index的时空调制，而不需要光刻。这与现有技术完全相反，目前光刻调制折射率实部，从而预先定义光子功能的。
研究展示了，一种折射率虚部驱动的方法，从而定制了光学增益分布，以合理地执行规定的光学响应，并配置所需的光子功能，从而路由和切换光信号。利用其实时可重构性，实现了具有非凡灵活性的光子神经网络，以高精度执行元音识别的原位训练。
图1:无光刻集成光子处理器，用于片上信号处理和神经网络训练。
图2:折射率虚部驱动的逆向设计算法。
图3:折射率虚部驱动的任意矩阵处理器实验演示。
图4:元音识别的原位训练。
（小注：复数折射率可以表示为： ，其中n₁(ω)和n₂(ω)都是实函数，ω是光的频率，i是虚数单位。复数折射率表示了介质对光的两种作用：色散和吸收。
色散是指光在介质中传播速度与光的频率有关的现象。不同频率的光在同一介质中可能有不同的传播速度，导致光的波长和波矢发生变化。色散可以用复数折射率的实部n₁(ω)来描述。实部越大，色散越明显。
吸收是指光在介质中传播时损失能量的现象。光在介质中遇到原子或分子时，会与之发生相互作用，导致光的能量被转化为其他形式（如热能）。吸收可以用复数折射率的虚部n₂(ω)来描述。虚部越大，吸收越强。
复数折射率的实部n1(ω)决定了光在介质中的相位变化，也就是色散；复数折射率的虚部n2(ω)决定了光在介质中的振幅衰减，也就是吸收。
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本文译自Nature。
