使用微光諧振器建構全光邏輯閘門。
2014-03-10 最後更新 : 2022-09-23 miyahara
研究
使用微光諧振器建構全光邏輯閘門。
理論分析與問題演示。
使用微光諧振器的邏輯閘門等全光裝置因其低功耗及訊號複用等優點,可望實現,但複雜的光電路仍有待證實。本研究提出了一種理想的全光邏輯閘門配置,用以建構一個輸入/輸出波長匹配且所有諧振器的諧振波長相同的實際系統,並用數值證明了其運作。
所提出的殘餘光邏輯閘門的基本元件是圖 1 所示的加減微環諧振器。當沒有光線輸入時,λ1 會偏離諧振器波長,但當輸入開啟時,由於光 Kerr 效應,諧振器的諧振波長會與λ1 相匹配,輸入的λ1 光線會在滴側輸出 (圖 1 (左))。當只有 λ2 啟動時,由於與諧振頻率的距離過大,因此光線不會進入諧振器,而是原封不動地傳輸(圖 1 (中))。然而,當 λ1 和 λ2 同時開啟時,共振頻率首先與 λ1 匹配,因此 λ2 的光也進入共振器,共振頻率進一步調變為「與 λ2 匹配」,此時 λ1 的光會原樣傳輸,而 λ2 的光則會掉落。

圖 1 基於微鳴腔的 Kerr swich 工作原理
我們分析了一個由圖 1 所示基本元件組成的 NAND 邏輯門。諧振器都是相同的設計,構成邏輯閘門的唯一設計參數是諧振器的組合方式以及諧振器波導之間的耦合。配置如圖 2(a)所示,操作驗證結果如圖 2(b)所示,電路的輸入和輸出都顯示出來,表示已達到所需的 NAND 操作。在這項研究中,也在世界上首次驗證了所提出的電路中製造誤差的影響,以及對輸入功率波動的容忍度,對於這類光學邏輯電路而言,也是第一次。這是第一次以示範實驗的方式來進行這樣的設計,我們將繼續尋找具有更高波動容忍度的結構。

圖 2 (a) NAND 閘的光子電路設計。(b) CMT 計算的輸入和輸出波形。.
此研究結果發表於 Optics Express 22, 4466-4479 (2014)。
- 分類
- 研究トピックス


