分析實現光學 Kerr 雙穩態記憶體所需的詳細條件。

2014-12-01 2022-09-30 miyahara

研究

2014-12-01

邁向基於光 Kerr 效應的全光學記憶體。

以先前的研究結果。研究結果顯示，利用光 Kerr 效應實現光記憶體需要兩個條件：「錐形光纖的強耦合」和「使用兩根錐形光纖的加滴配置」，但這些定量的詳細條件仍不清楚。在本研究中，我們詳細研究了實現光學記憶體所需的定量條件以及所產生的記憶體的性能。
為了利用光學 Kerr 效應，必須使用具有低吸收係數和低發熱量的材料所製成的諧振器。本研究使用 Si3N4 微鏡 (圖 1(a))和二氧化矽環狀諧振器 (圖 1(b))進行分析，這些諧振器是由已知具有低吸收係數的 Si3N4 和二氧化矽製成。與先前的研究一樣，分析中使用了結合耦合模式理論和有限元素方法的數值分析。

圖 1 (a) 氮化矽微孔和 (b) 矽膠環狀微孔的示意圖。顏色圖中的白色實線代表材料的邊界。色圖中的白色實線代表材料的邊界。.

圖 2(a)-(b) 顯示了分析結果。橫軸表示諧振器的光子壽命（這個量取決於與波導的耦合強度），縱軸表示諧振器的諧振波長與輸入光波長之間的偏差。顏色圖表示當使用橫軸和縱軸對應的條件時，驅動光學記憶體所需的驅動功率。灰色區域代表由於累積熱量的影響，記憶體無法運作之處。圖 3 顯示分析所得的記憶體驅動速度與記憶體驅動功率之間的關係。結果顯示，由於二氧化矽的吸收係數比 Si3N4 低，因此可以 1.7 mW 的功率驅動，而 Si3N4 在任何條件下都無法以低於 1.8 W 的功率驅動。這項研究指出，近來備受矚目的非線性光學元件平台 Si3N4 可能不適合用作光車記憶體，同時也顯示出二氧化矽平台的優勢。同時也闡明了驅動記憶體所需的定量條件及其性能。

圖 2 不同負載光子壽命時間 (τload) 和失調值 (δ) 所需的輸入驅動功率。 (a) Si3N4 微孔 (b) 矽膠環狀微腔。表示為灰色）。上軸代表裝置的反應速度。.

圖 3 透過負載光子壽命在所需輸入驅動功率與反應速度之間進行權衡。紅色和藍色圖為 Si3N4 微孔和二氧化矽環形微腔。.

本研究的部分內容受策略性資訊與通訊研發推廣計畫 (Strategic Information and Communications R&D Promotion Programme, SCOPE) 委託進行。此外，本研究也獲得文部科學省 (MEXT) 在「慶應義塾大學頂尖研究所 (全能型)：超成熟社會發展的科學」專案下的支援。

這項成就是由於日本應用物理學期刊》53、122202 (2014)。資訊將刊登於

分類: 研究トピックス

分析實現光學 Kerr 雙穩態記憶體所需的詳細條件。

使用光 Kerr 效應的全球最低功率全光學開關。

OSA (FiO/LS) 2015 Yuta Ooka