分析光 Kerr 雙穩態記憶體。
2012-11-15 最後更新 : 2022-09-23 miyahara
研究
分析光 Kerr 雙穩態記憶體。
實現極高能源效率的光學記憶體
Tanabe 實驗室正在進行利用光諧振器的全光開關和記憶體的研究。透過使用這些裝置以光電路取代現有的電路,未來可實現節能的訊號處理。在本研究中,我們對使用矽晶微光諧振器的全光式記憶體進行了理論研究。
眾所周知,全光學記憶體可以通過動態操控光諧振器中的折射率來實現。在諧振器中操縱折射率的最佳節能方法是使用光 Kerr 效應,它不涉及光吸收,但此效應引起的折射率變化很小,因此使用起來很困難。
本研究利用數值分析法(圖 1),結合耦合模式理論與有限元素法(圖 2),研究在矽晶微型光學共振器上實現光學 Kerr 雙穩態記憶所需的條件。數值分析的結果顯示,諧振器與錐形光纖之間的耦合必須調整到適當的值,才能在矽微型光學諧振器上獲得光學 Kerr 雙穩態記憶體,這是實驗獲得光學 Kerr 雙穩態記憶體時的重要發現。
本研究的部分經費來自策略性資訊與通訊研發推廣計畫 (SCOPE)。本研究也獲得佳能基金會的資助。

圖 1 (a) 耦合模式理論中使用的計算模型,通常用於分析諧振器的輸入和輸出,假設 4 端口輸入和輸出。 (b) 有限元模型。顏色圖顯示矽膠諧振器截面的光強度分佈。

圖 2 (a) 光 Kerr 效應造成的雙穩態現象。當耦合很弱時,雙穩態形狀會在熱力的影響下崩塌。 (b) 光 Kerr 雙穩態記憶體的運作。可以看出在弱耦合條件下,記憶體無法正常運作。
研究結果發表於 Journal of the Optical Society of America B 29, 3335-3343 (2012)。
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