광 자동차 쌍안정 메모리 구현에 필요한 세부 조건 분석

2014-12-01 2022-09-30 miyahara

Research

2014-12-01

광카 효과에 의한 전광메모리 구현을 위해!

이이전 연구 성과에 의해, 광카 효과를 이용한 광메모리를 실현하기 위해서는 '테이퍼 광섬유와의 강한 결합' 및 '2개의 테이퍼 광섬유를 이용한 애드드롭형 구성'이라는 두 가지 조건이 필요하다는 것이 밝혀졌지만, 이러한 정량적이고 상세한 조건에 대해서는 여전히 불명확한 상태였다. 따라서 본 연구에서는 광메모리 구현에 필요한 정량적 조건 및 그 때 얻을 수 있는 메모리 성능에 대해 상세히 검토하였습니다.
광카 효과를 이용하기 위해서는 흡수계수가 낮고 열이 잘 발생하지 않는 재료로 제작된 공진기를 사용해야 한다. 따라서 본 연구에서는 흡수계수가 낮은 것으로 알려진 Si3N4와 실리카를 이용한 공진기인 Si3N4 마이크로 링(Fig. 1(a))과 실리카트로이드 공진기(Fig. 1(b))를 분석 대상으로 사용하였다. 해석에는 이전 연구와 마찬가지로 결합 모드 이론과 유한요소법을 조합한 수치해석을 이용하였습니다.

그림 1 (a) 질화규소 마이크로링과 (b) 실리카 토로이드 마이크로링의 개략적인 그림. 단면 이미지는 강도 분포. 컬러 맵의 흰색 실선은 재료의 경계를 나타내며, 컬러 맵의 흰색 실선은 재료의 경계를 나타낸다. a boundary of materials.

Figure 2(a)-(b)에 분석 결과를 나타내었다. 가로축은 공진기의 광자 수명(도파관과의 결합 강도에 따라 달라지는 양), 세로축은 공진기의 공진 파장과 입력광 파장과의 편차를 나타낸다. 컬러맵은 가로축 및 세로축에 해당하는 조건을 이용했을 때 광메모리를 구동하는 데 필요한 구동 전력을 나타낸다. 또한, 회색 영역은 축적된 열의 영향으로 메모리 동작이 불가능한 지점을 나타낸다. 이 그림에서 메모리 구동에 필요한 조건과 그 때 메모리가 필요로 하는 구동 전력을 알 수 있습니다. 그림 3은 해석을 통해 얻은 메모리 구동 속도와 메모리 구동 전력의 관계를 나타낸 것으로, Si3N4에서는 어떤 조건을 사용하더라도 1.8W 이하의 전력으로는 구동이 불가능합니다. 할 수 없는 반면, 실리카에서는 흡수계수가 Si3N4보다 낮기 때문에 1.7 mW의 전력으로 구동이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 최근 비선형 광학 소자의 플랫폼으로 주목받고 있는 Si3N4가 광 자동차 메모리로 사용하기에는 부적합할 수 있음을 시사하는 한편, 실리카 플랫폼의 장점을 확인할 수 있었다. 또한, 메모리 구동에 필요한 정량적 조건 및 그 성능을 확인하였다.

그림 2 다양한 부하 광자 수명 시간(τload)과 디튜닝 값(δ)에 따른 필수 입력 구동 전력. (a) Si3N4 마이크로링과 (b) 실리카 토로이드 마이크로캐비티. "불가능한" 영역에서는 Kerr 쌍안정 메모리를 달성할 수 없다( 회색으로 표시). 위쪽 축은 소자의 응답 속도를 나타낸다.