Akhetonics与SmarAct共研纳米定位平台，推进全光数字计算设备开发
德国初创公司Akhetonics正利用光子设计自动化和光子集成电路（PIC）技术，开发全光数字计算设备。公司的长期目标是打造一种全光数字处理器，即其所称的推理处理单元（RPU），以改变高性能计算系统中数据处理、传输和存储的方式。
光子计算在带宽扩展、能效和低延迟方面具有潜力，但从早期光子集成电路设计走向大规模应用仍处于初期阶段。为推进相关研发，Akhetonics与德国纳米级和皮米级精密定位、测量及自动化装配设备制造商SmarAct展开合作，共同开发用于光子芯片测试的定制化平台。
两家公司于四年前在瑞士巴塞尔举行的欧洲光通信大会（ECOC 22）上首次接触。Akhetonics希望获得一套能够灵活测试不同光子集成电路设计的系统，但市售测试设备通常会限制芯片设计和测试流程，因此双方决定共同开发一套紧凑、模块化的光学测试架构。
两套纳米定位系统实现多轴精密对准
该测试工作站由两套独立的纳米定位系统组成。第一套是XY-Rz芯片平台，由三个定位台组成，能够实现X、Y方向的水平移动以及围绕Z轴的旋转；第二套是Z-Rx-Ry光学探针“枢轴”平台，负责探针的垂直移动和角度调节。系统还配备数字显微镜，用于光子集成电路的观察和对准。
两套定位系统覆盖六个运动轴，并配备分辨率为1纳米的集成式光学编码器，可协同完成光学耦合和光电特性测试。芯片平台在X、Y方向的行程均为49毫米，Z轴旋转范围为360°，线性轴单向定位重复性达到±40纳米；探针平台的Z轴行程为31毫米，角度调节范围包括Ry方向±5°和Rz方向±45°，Z轴单向定位重复性同样为±40纳米。
Akhetonics主要利用该系统测量和降低输入、输出光纤与芯片内部平面波导之间的插入损耗，测试内容包括波长相关和偏振相关的耦合损耗，例如光纤阵列向片上光栅耦合器输入激光，或将平面波导中的光信号重新耦合回光纤。
在测试系统中加入电探针后，研究人员还可以对片上光调制器、光电探测器等关键器件进行光电特性分析。片上电接触区域通常约为100×100微米，因此电探针的定位和对准精度需要达到其十分之一量级；而在光学测试中，光纤与波导之间仅1微米的偏差就可能造成明显耦合损耗，所需定位精度和重复性必须达到几十纳米甚至更高水平。
定制化平台为量产测试做准备
在合作过程中，SmarAct负责提供构成精密运动核心的纳米定位台，Akhetonics则将其整合至自己的测试环境中，并配置光纤和光纤阵列夹具、光学与电学测量设备以及光子特性分析软件。
SmarAct的软件平台SCoPE（SmarAct Control and Process Environment）提供Python接口，可以较为方便地将纳米定位系统整合到Akhetonics的PIC测试流程中，支持多轴快速校准、自动对准以及第三方设备控制。平台还可以通过应用插件持续增加新的功能，以适应不同光子器件的测试和装配需求。
这套定制化测试平台将帮助Akhetonics把光子集成电路测试从实验室研发，逐步推进到小批量生产和未来的规模化制造。对于需要高精度光纤耦合和多轴定位的光子芯片而言，测试设备的灵活性、稳定性和自动化水平，将直接影响产品开发效率和量产一致性。
随着全光计算、硅光子和光子集成电路技术不断发展，Akhetonics与SmarAct的合作体现出一个重要趋势：光子计算的产业化不仅依赖芯片设计和材料技术，也需要纳米级运动控制、精密测量和自动化测试平台提供支撑。
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原文：Nanopositioning, customization and control: opening new frontiers in optical computing
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