Analisi delle condizioni dettagliate necessarie per realizzare una memoria ottica Kerr bistabile.
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Analisi delle condizioni dettagliate necessarie per realizzare una memoria ottica Kerr bistabile.
Verso una memoria completamente ottica basata sull'effetto Kerr.
poiché (cioè "per questo motivo")Risultati di ricerche precedenti.I risultati di questo studio hanno rivelato che per realizzare la memoria ottica utilizzando l'effetto Kerr sono necessarie due condizioni: "forte accoppiamento con fibre ottiche affusolate" e "configurazione add-drop con due fibre ottiche affusolate", ma queste condizioni quantitative e dettagliate sono rimaste poco chiare. In questo studio sono state analizzate in dettaglio le condizioni quantitative necessarie per realizzare la memoria ottica e le prestazioni della memoria risultante.
Per sfruttare l'effetto ottico Kerr, è necessario utilizzare risonatori realizzati con materiali a basso coefficiente di assorbimento e bassa generazione di calore. In questo studio, per l'analisi sono stati utilizzati microring in Si3N4 (Fig. 1(a)) e risonatori toroidali in silice (Fig. 1(b)), che sono risonatori in Si3N4 e silice noti per avere un basso coefficiente di assorbimento. Come negli studi precedenti, per l'analisi è stata utilizzata l'analisi numerica combinata con la teoria dei modi accoppiati e il metodo degli elementi finiti.
Fig. 1 Illustrazione schematica di (a) un microring in nitruro di silicio e (b) un microring in toroide di silice. Le linee solide bianche nelle mappe a colori rappresentano un confine di materiali. Le linee solide bianche nelle mappe dei colori rappresentano un confine tra i materiali.
La Figura 2(a)-(b) mostra i risultati dell'analisi. L'asse orizzontale rappresenta il tempo di vita dei fotoni del risonatore (una quantità che dipende dalla forza di accoppiamento con la guida d'onda) e l'asse verticale rappresenta la deviazione tra la lunghezza d'onda risonante del risonatore e la lunghezza d'onda ottica di ingresso. La mappa a colori mostra la potenza di pilotaggio necessaria per pilotare la memoria ottica quando si utilizzano le condizioni corrispondenti agli assi orizzontale e verticale. L'area grigia rappresenta il punto in cui il funzionamento della memoria diventa impossibile per effetto del calore accumulato. La Figura 3 mostra la relazione tra la velocità di azionamento della memoria e la potenza di azionamento della memoria ottenuta dall'analisi. I risultati mostrano che la silice può essere pilotata a una potenza di 1,7 mW grazie al suo coefficiente di assorbimento inferiore a quello del Si3N4, mentre il Si3N4 non può essere pilotato a una potenza inferiore a 1,8 W in nessuna condizione. Questo studio suggerisce che il Si3N4, che ha recentemente attirato l'attenzione come piattaforma per dispositivi ottici non lineari, potrebbe non essere adatto all'uso come memoria ottica per auto, e mostra anche il vantaggio della piattaforma in silice. Sono state inoltre chiarite le condizioni quantitative necessarie per pilotare la memoria e le sue prestazioni.
Fig. 2 Potenza di pilotaggio in ingresso richiesta per diversi tempi di vita dei fotoni caricati (τload) e valori di detuning (δ). (a) Microring in Si3N4 e (b) microcavità toroidale in silice. indicati in grigio). L'asse superiore rappresenta la velocità di risposta del dispositivo.
Fig. 3 Trade-off tra la potenza di pilotaggio richiesta in ingresso e la velocità di risposta tramite la vita dei fotoni caricati. I grafici rosso e blu si riferiscono a microring in Si3N4 e a una microcavità toroidale in silice.
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