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跟着进步前辈半导体封装、光学、光子学与收集技能的不停交融，以满意高机能计较、AI 数据中央以和量子计较的机能需求，将光学功效与电气功效集成到统一个封装内（即光电共封装，copackaged optics，如下简称CPO）已经成为一种成长趋向。

为何选择基在硅光子学的CPO作为解决方案呢？由于该方案能应答带宽密度与能源效率这两年夜焦点挑战。CPO凡是包罗光电小芯片（chiplet），这些小芯片将CMOS芯片与硅光子芯片集成于一路，外部激光源则经由过程一个毗连到小芯片的光纤来传输旌旗灯号。

当前，外部激光源与小芯片之间的旌旗灯号传输，遍及采用保偏光纤（PMF）阵列，以确保硅光子器件的光学机能所需要的不变偏振态。只管保偏光纤具有偏振节制能力强等上风，但其对于在瞄准精度的要求极高，这不仅增长了制造繁杂性，还有年夜幅拉高了封装成本。

图1：从外部激光源（ELS）模块内的激光二极管（LD）到CPO体系输入真个光路示用意。（图片来历：Mehta/Nvidia）

简化设计：单模光纤阵列方案

于 2025 年 5 月 27 日至 30 日在美国患上克萨斯州举办的 IEEE 电子元件与技能集会（ECTC）上，英伟达高级研究科学家Nandish Mehta和其团队，先容了一种立异的替换方案：用单模光纤（SMF）阵列代替保偏光纤阵列，方针是于不影响体系机能的条件下，降低成本与技能繁杂性。

该单模光纤设计中最要害的部门是甚么？ 假如很是要选一个最要害的部门，那就是两级偏振跟踪电路， Mehta暗示， 本研究的焦点结论是：其实不需要繁杂或者奇异的光子电路，只需要一个简朴的设计就能省去保偏光纤，并实现封装成本的年夜幅降低。

不外，这类新要领也面对挑战。 虽然用单模光纤替换保偏光纤能降低毗连器组装的成本，但却会于发射器输入端引入偏振不确定性。 Mehta注释说， 咱们经由过程偏振跟踪光子电路解决了这一问题，但焦点难点于在最年夜限度地降低该电路的功耗开消。此外，单模光纤还有需要特定类型的光输入/输出（I/O）接口，这种接口的插入损耗凡是高在传统接口，这也会进一步增长光子链路的预算。是以将总开消连结于最低程度至关主要；不然，利用单模光纤所带来的成本与机能上风将被抵消。

于本次ECTC集会中，Mehta团队分享了测试芯片的试验成果（以验证方案可行性），并具体对于比了保偏光纤与单模光纤两种方案的成本-机能体现。

此中一款试验测试芯片 展示了一种光子电路，它是专门针对于 于光发射器输入端用尺度单模光纤代替保偏光纤时，所引入的偏振不确定性问题 的。 Mehta说， 经由过程使用光纤部署所处的受控屏蔽情况，该电路可以将功耗开消降至最低。

利用高效的热光移相器将进一步降低功耗开消，从而能充实阐扬单模光纤的全数上风，包括更低的毗连器成本及显著缩短的毗连器组装时间。这两年夜因素都是降低CPO总体成本与出产周期的要害。

Mehta增补道： 今朝原型已经制备完成，一旦咱们完成热光移相器的优化，它就能够投入出产了。

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