基于有源微环谐振器的高速光学比特存储的机理与器件研究

批准号:
61006045
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
黄庆忠
依托单位:
学科分类:
F0403.半导体光电子器件与集成
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏金松、向磊、徐亚萌、邹冰融、娄飞
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中文摘要
在光通信网、光互连和光计算等领域,光缓存是不可或缺的重要元件,作用是暂时地存储光信息,延缓信息被处理的时刻。本项目拟开展高速光学比特存储的研究,它基于SOI微环谐振器,能随机控制光存储时间,存取信息的速度快,是一种真正的光缓存,它还与CMOS工艺兼容,可以高度集成。拟将Ⅲ-Ⅴ族有源材料与SOI微环谐振器键合,利用崩浦光提供增益来补偿光信息的传输损耗,研究谐振腔中光场与光场、光场与有源介质的相互作用,探索硅基光学比特存储的物理机制。研究并利用硅中的双光子吸收和等离子色散效应,基于SOI微环谐振器,实现光学比特的高速读取。采用数值计算方法设计和优化器件,改善Ⅲ-Ⅴ族材料与SOI晶片的键合工艺、电子束光刻和等离子干法刻蚀技术等,进而研制出硅基的高速光学比特存储器,信息写入与读取时间均小于100皮秒。硅基高速光学比特存储器的成功研制,无疑将对我国的光互连和光计算事业起到巨大的推动作用。
英文摘要
本项目开展了片上光学存储的基础研究,考虑光学增益、非线性光学效应和微腔光反馈,建立了相关物理模型,并运用FMM和FDTD 等数值方法对器件进行了设计与分析,研究了级联有源微环中的双稳态和多稳态特性,可用于多个光学比特的存储。利用电子束光刻、等离子干法刻蚀等工艺,实现了适用于光学比特存储的多种基本元器件:具有小尺寸、低插入损耗、高隔离度的双带光学滤波器件,其隔离度超过20dB,有望实现单谐振腔中多个光学比特的存储;低功耗、高速电光可调的硅基微盘光开关,开关时间为2纳秒,利用它可获得高速的光学比特存储和释放功能;具有类电磁诱导透明效应的极紧凑的全集成双波导耦合微盘谐振器,微盘半径为3微米,透明谐振峰Q值达到4200。硅本身不是有源介质,通过消逝场耦合的III-V族材料可获得光学增益,我们摸索了基于纳米压印技术的BCB键合工艺,实现了InGaAsP与硅基纳米波导结构的极小间隙键合。本项目研究已取得了一些创新性结果,随着相关理论与工艺研究的继续深入,片上集成的高速光学比特存储是能够最终实现的。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2011
期刊:Applied Physics B: Lasers and Optics
影响因子:--
作者:Qingzhong Huang;Xinliang Zhang;Jinsong Xia
通讯作者:Jinsong Xia
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Optics Express
影响因子:3.8
作者:Qingzhong Huang;Zhan Shu;Ge Song
通讯作者:Ge Song
DOI:--
发表时间:2013
期刊:IEEE Journal of Quantum Electronics
影响因子:2.5
作者:Qiang Zhang;Cui Qin;Kaisheng Chen
通讯作者:Kaisheng Chen
DOI:10.1364/ol.36.004494
发表时间:2011-12
期刊:Optics letters
影响因子:3.6
作者:Qingzhong Huang;Xinliang Zhang;J. Xia;Jinzhong Yu
通讯作者:Qingzhong Huang;Xinliang Zhang;J. Xia;Jinzhong Yu
DOI:--
发表时间:2011
期刊:Applied Physics B: Lasers and Optics
影响因子:--
作者:Qingzhong Huang;Xinliang Zhang;Jinsong Xia;
通讯作者:
硅基宽角度二维扫描的光学相控阵研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60万元
- 批准年份:2021
- 负责人:黄庆忠
- 依托单位:
硅基微腔与耦合腔中光绝热转换的片内全光调控机理与应用研究
- 批准号:61675084
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:67.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:黄庆忠
- 依托单位:
国内基金
海外基金
