光子元件是傳輸大量資訊的理想選擇，但開發光子整合晶片的流程緩慢且昂貴，阻礙其拓展應用。如果光子晶片能具有可重複程式化(Reprogrammable)的特性，允許使用者透過修改程式來改變其特性，便能滿足不同應用需求，將可大幅降低光子晶片的開發成本、縮短上市時間和改善這些晶片應用的永續性。本文將介紹相關技術最近取得的突破，以及未來可程式化光子技術的發展方向。
整合光源/放大器為下一階段目標
可程式光子晶片不只是在一片晶片上布滿一套光學閘極的網絡。每顆致動器都必須連接到驅動元件，並利用從晶片上光電二極體所蒐集而來的監控訊號，透過多層軟體來控制這些驅動元件。而要一次實現這些操作，就要整合光學、電學、熱學和機械封裝技術。為了發揮可程式光子晶片的潛能就必須滿足這項技術的所有組合要素。
MORPHIC計畫已經在2022年步入尾聲，但原研發聯盟接續展開PHORMIC計畫，揭開下一篇章。該團隊邀集其他夥伴來協助解決大規模可程式矽光子開發的另一大挑戰：將轉印過來的光學放大器與光源整合於同個晶片。這些放大器不僅有助於克服大型電路所累積的光學損耗問題，也帶來在晶片上設置可程式光源的可能性。
這兩項計畫的首要目標是開發出一種能讓單顆晶片操作多種光學功能的光子平台，這些功能包含調變或解調不同的光通訊格式、讀取光學感測器訊號，或是提供光譜應用的波長濾波器。這種晶片型平台在結合內建的高速調變器和感測器後，也能提供微波功能，而這些功能將在新一代6G無線通訊網路發揮重要的作用(圖3)。
利用同一顆晶片來對不同功能進行原型測試是一項有潛力改變光子積體電路市場規則的技術，因為這樣一來就能採用與電子元件相同的高速發展模式，而這套模式在電子元件上取得了成功。近期，總部設於西班牙瓦倫西亞的新創公司iPronics宣布，他們已經開始推出這類光子運算處理器的首批商品，消息一出獲得大量關注。這項成果顯示出光子產業目前走在正確的道路上，成功推動光子整合晶片擴大應用和創新。
(本文作者為比利時根特大學教授與MORPHIC、PHORMIC研究專案主持人)
可程式化移相器問世 光子晶片設計彈性大增(2)
