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光学导向逻辑器件是采用光开关网络执行逻辑运算的典型应用,光学网络中每一个开关的状态由施加到该开关的电学布尔信号决定。网络中每一个光开关的操作都是独立于其他光开关的操作,并且操作运算结果以光速在网络中传播。因此,光学导向逻辑器件具有非常高的运行速度,且总延迟非常小。硅基微环谐振器由于其尺寸小、功耗低、与CMOS工艺兼容等特性成为构建光学导向逻辑器件的理想单元器件。基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件很容易实现大规模集成和低成本制备,已经提出并实现的基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件包括"或/或非"、"与/与非"、"异或/同或"、编码器、译码器和半加器等。回顾了本课题组基于硅基微环谐振器实现的光学导向逻辑器件的研究成果和该领域的最新发展。 相似文献
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串联微环谐振器的光学特性 总被引:4,自引:0,他引:4
根据波导耦合方程,导出了串联微环谐振器的传输矩阵,并分析了环数、环间耦合系数以及损耗对串联微环谐振器输出特性的影响。数值模拟表明,串联微环谐振器具有光子带隙的特征。当环数增加时,通带内满足谐振条件的波长数增加;当环间耦合系数增加时,可使通带带宽加宽;通过适当选择环数和环间耦合系数,可以实现滤波和波分复用(WDM)的功能。选用脉冲宽度为50 ps的高斯型激光脉冲注入微环谐振器,发现当环间耦合系数较小时,出射脉冲相对于入射脉冲具有光学延迟的效果,并且随着环数的增加,延迟时间逐渐增大,而当环间耦合系数较大时,光学延迟效果不明显。 相似文献
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光逻辑门是未来全光网络中光信息处理的核心元件,它可以实现高速光包交换,全光地址识别,数据编码,奇偶校验,信号再生等功能。采用微环谐振器设计了一种新型的电光逻辑门,结构通过三个非对称微环组成,分析耦合区的传输矩阵方程得出加载电压信号的变化能够实现微环折射率的变化,利用光强的逻辑开关特性可以实现光门逻辑。计算机仿真验证了工作波长1 600 nm时,实现的高电平50.7 V定义为逻辑1,低电平0 V定义为逻辑0,通过光强变化得出了6位逻辑运算;整个系统的响应时间理论上得到了1.8 ps,运算速率可达近200 Gbit/s。逻辑的双稳态分析中得出:微环发生最大谐振值时对应的控制波长等于微环未发生形变前的谐振波长和偏移量之和;调制可以通过微环谐振波长实现控制。这一研究对于未来全光通信的实现具有一定的意义。 相似文献
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Van V. Ibrahim T.A. Ritter K. Absil P.P. Johnson F.G. Grover R. Goldhar J. Ho P.-T. 《Photonics Technology Letters, IEEE》2002,14(1):74-76
In this paper, we demonstrate all-optical nonlinear switching in compact GaAs-AlGaAs microring resonators at the 1.55-μm wavelength. Switching is accomplished in the pump-and-probe configuration in which the pump-and-probe signals are tuned to different resonance wavelengths of the microring. Refractive index change in the microring due to free carriers generated by two photon absorption is used to switch the probe beam in and out of resonance. Measured transient responses of the pump and probe through the microring show good agreement with theoretical predictions based on nonlinear pump-probe interaction due to two photon absorption 相似文献
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设计并制备了一种基于热光效应的集成可调谐氮化 硅(Si3N4)波导微环谐振腔滤波器,通过采用马赫-曾德干涉仪(MZI)构成的可调谐 耦合器控制耦合区耦合比,以实现滤波器消光比的调谐。设计并优化了微环谐振 腔的波导截面尺寸、弯曲半径和耦合区波导间隔等参数,并通过光刻、反应离子刻蚀(RIE )等工艺制备 了两种不同弯曲半径的Si3N4波导微环谐振腔。实验结果表明,本文器件在波长1550nm附近处的自由光谱 范围(FSR)为68pm,3dB带宽约为16pm,品质因子Q达到了9.68×10 4,消光比可调范围约为17dB。 相似文献
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利用微环谐振器进行光速控制时,各参数对光脉冲传输的影响是不可忽略的,它除了导致光脉冲展宽,还引起脉冲的畸变。基于微环谐振器的传输特性,推导了单环谐振器的二阶色散和三阶色散表达式,针对无损耗/增益情形,分析了利用微环谐振器进行光速控制时,高阶色散和输入脉冲中心波长对输出脉冲畸变的影响,分析了损耗/增益对单环谐振器输出脉冲畸变的影响。结果表明,二阶色散导致脉冲展宽,三阶色散导致脉冲畸变,输入脉冲中心波长位置影响脉冲分裂谷底的深浅,而损耗和增益影响脉冲畸变情况。为利用微环谐振器实现光速控制的应用提供了设计优化依据。 相似文献
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Silicon-on-Insulator Microring Add-Drop Filters With Free Spectral Ranges Over 30 nm 总被引:1,自引:0,他引:1
We demonstrate highly compact optical add-drop filters based on silicon-on-insulator microring resonators. The microring resonators have a small radius of 2.5 mum and a very large free spectral range ~ 32 nm at the 1.55 mum communication band. The propagation loss in such small micoring resonators was experimentally determined and shown to be extremely important in designing microring add-drop filters with low add-drop crosstalk, low drop loss, and maximally flat drop passband. For box-like channel dropping responses, second-order optical add-drop filters with two coupled microring resonators are designed and demonstrated, and the simulation matches well with the experiment. Devices were patterned with electron-beam lithography. Two fabrication procedures utilizing different polarity of resists were introduced and compared, and the process with negative resist resulted in much smaller sidewall roughness of waveguides, thus reducing the propagation loss in microring resonators. 相似文献
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为实现高品质因数Q值的光学环腔器件,采用耦合模理论,仿真得出单直波导光学环腔器件的Q值与自耦合系数的关系曲线.以Si3N4为材料,采用与CMOS工艺相兼容的技术制备了波导宽度为2μm,半径为200μm的Si3N4单直波导光学环腔器件.在相同的制备工艺下,同一芯片中不同光学环腔的传输系数相同,通过设计器件中环腔与直波导的... 相似文献
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仿真和实验研究了含槽型(slot)光波导的反馈波导型微环谐振器的特性,将槽型光波导集成到Si基微环谐振器中,丰富Si基光波导的功能,为新型光电子器件的实现提供途径。通过锥形波导结构实现从传统波导到槽型波导的模式转换,减小传输损耗,采用时域有限差分法(FDTD)研究了光功率的分布和模式转换过程。结果显示,光功率逐渐转移到锥形结构两侧的槽型波导中并最终形成槽型波导中的传输模式,通过优化锥形结构能实现较高的模式转换效率,可以达到90%以上。采用电子束刻写技术和等离子刻蚀技术制备了反馈波导型槽型微环谐振器。实验显示,锥形波导能够实现模式的转换,光传输过程良好。通过在槽型波导中填充电光聚合物来改变槽型光波导的折射率,测量结果显示,传输谱谐振峰发生了明显移动,移动幅度达到5.6nm,器件具备很好的可调谐性。 相似文献
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Integrated optical filters having elliptic transfer functions are proposed using two-dimensional arrays of synchronously tuned mutually coupled microring resonators. Analysis of microring filter topologies of the most general form is facilitated by the formulation of an energy-coupling matrix for the microring array. A method for synthesizing elliptic microring filter transfer functions having the prescribed transmission poles and zeros is also presented. The approach involves representing the microring filter by an equivalent electrical network of coupled LC oscillators and applying the coupling matrix technique developed for micro-wave filters to determine the coupling parameters. An example of a sixth-order elliptic function filter is presented to demonstrate the feasibility of using mutually coupled microring resonators to realize optical filters having finite transmission zeros in the transfer function 相似文献
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We present a design for a ring-assisted optical amplitude modulator based on a Mach-Zehnder interferometer with microring resonators coupled to each arm and characterized by improved linearity and dynamic range. We analyze the performance of the proposed device in a coherent optical orthogonal frequency-division-multiplexing system and show that it reduces the bit-error rate compared to conventional modulators. 相似文献
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一种基于多个级联微环的高速多功能电光逻辑门 总被引:1,自引:1,他引:0
设计了一种基于多个级联微环谐振器的多功能逻 辑门。通过选择不同的输入口和输出 口,可实现与门/非与门(AND/NOT)、或门/或非门(OR/NOR)和异或门/同或门(XOR/XNO R)6种不同的逻辑运算。每次改变输 入口,可同时在两个输出口得到两种不同的逻辑运算。利用电光效应良好的聚合物作为 微环材料,输入两组不同的电压信号,通过Simulink仿真得出不同输出口的输出光场,证 明了6种逻辑运算的可行性。与之前报道的微环逻辑门相比,本文设计的逻辑门可实现的 逻辑功能更多,响应时间更短,损耗更小,尺寸也更小。 相似文献