Análisis de la memoria óptica biestable de Kerr.

Investigación

Análisis de la memoria óptica biestable de Kerr.

Para conseguir una memoria óptica de gran eficiencia energética

En el Laboratorio Tanabe se investiga sobre interruptores y memorias totalmente ópticos que utilizan resonadores ópticos. La sustitución de los actuales circuitos eléctricos por circuitos ópticos con estos dispositivos podría permitir el procesamiento de señales con ahorro de energía en el futuro. En este estudio se lleva a cabo una investigación teórica de la memoria totalmente óptica utilizando resonadores microópticos de silicato.

Es bien sabido que la memoria totalmente óptica puede realizarse manipulando dinámicamente el índice de refracción en un resonador óptico. La mejor manera de manipular el índice de refracción en un resonador es utilizar el efecto óptico Kerr, que no implica absorción óptica, pero el cambio del índice de refracción causado por este efecto es pequeño, lo que dificulta su uso.

En este estudio se han investigado las condiciones necesarias para realizar una memoria óptica biestable de Kerr en un microrresonador óptico de silicato mediante un análisis numérico (Fig. 1), que combina la teoría de modos acoplados y el método de elementos finitos (Fig. 2). Los resultados del análisis numérico mostraron que el acoplamiento entre el resonador y la fibra cónica debe ajustarse a un valor adecuado para obtener una memoria óptica biestable de Kerr en un micro-resonador óptico de silicato, lo cual es un hallazgo importante a la hora de obtener una memoria óptica biestable de Kerr experimentalmente.

Parte de esta investigación ha sido financiada por el Programa de Fomento de la I+D en Información Estratégica y Comunicaciones (SCOPE). También contó con el apoyo financiero de la Fundación Canon.

Fig. 1 (a) Modelo computacional utilizado en la teoría de modos acoplados, comúnmente utilizado en el análisis de las entradas y salidas de los resonadores, suponiendo entradas y salidas de 4 puertos. (b) Modelo de elementos finitos. El mapa de colores muestra la distribución de la intensidad de la luz en la sección transversal del resonador de silicona.

Fig. 2 (a) Fenómeno biestable debido al efecto óptico Kerr. Cuando el acoplamiento es débil, la forma biestable se colapsa bajo la influencia del calor. (b) Funcionamiento de una memoria óptica biestable de Kerr. Se puede observar que en condiciones de acoplamiento débil, la memoria no funciona correctamente.

Los resultados se publican en el Journal of the Optical Society of America B 29, 3335-3343 (2012).