《電子技術(shù)應(yīng)用》
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半導(dǎo)體所硅基集成光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件研究取得系列進展
中國科學(xué)院
摘要: 光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件因其本征的高速和低損耗特性,有望在雷達、聲納信號處理等對計算速度要求很高的領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
Abstract:
Key words :

  自2007年美國科學(xué)家Hardy和以色列科學(xué)家Shamir共同提出光學(xué)導(dǎo)向邏輯的概念以來,光學(xué)導(dǎo)向邏輯引起了人們的廣泛關(guān)注, 目前已有美國海軍實驗室、萊斯大學(xué)、菲斯克大學(xué)、以色列理工學(xué)院等多家研究機構(gòu)從事相關(guān)研究。

  與傳統(tǒng)光學(xué)邏輯不同,光學(xué)導(dǎo)向邏輯的實現(xiàn)依賴于光開關(guān)網(wǎng)絡(luò),每個開關(guān)單元相對獨立,其狀態(tài)改變不依賴于其他單元;而且,上一級單元的計算結(jié)果通過光速向下一級單元傳遞,信息傳輸?shù)难訒r幾乎可以忽略不計,由光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件構(gòu)成的回路可瞬間完成所有邏輯操作,因而計算速度大大加快。相對于傳統(tǒng)光學(xué)邏輯器件,光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件不需要利用光學(xué)非線性效應(yīng),因而不需要強光,易于實現(xiàn)器件的級聯(lián)從而構(gòu)成復(fù)雜的邏輯回路。光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件因其本征的高速和低損耗特性,有望在雷達、聲納信號處理等對計算速度要求很高的領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

  中科院半導(dǎo)體研究所光電系統(tǒng)實驗室的科研人員于2009年提出基于光學(xué)導(dǎo)向邏輯原理的異或/同或邏輯器件,并于2010年在國際上率先實現(xiàn)了器件的原理驗證(Optics Letters, 35 (2010) 1620-1622),Optics express, 19 (2010) 6524-6540)。隨后,科研人員再接再厲,相繼提出并實現(xiàn)了非、與/與非、或/或非光學(xué)導(dǎo)向邏輯(Optics Letters, 36 (2011) 1650-1652)、光學(xué)譯碼器 (Optics Letters, 36 (2011) 3314-3316)、光學(xué)編碼器 (Optics Letters, Vol. 36, No. 19, 2011)的原理驗證。上述系列工作是迄今為止有關(guān)光學(xué)導(dǎo)向邏輯的主要試驗研究成果。


  目前,科研人員正致力于提高器件速度以及器件功能集成研究。


圖1、硅基集成光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件實現(xiàn)或/或非、與/與非、同或/異或操作的動態(tài)波形圖

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