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应对日益增长数据处理实验室研发超大带宽集成全光微分器

发布时间:2021-10-06人气:
本文摘要:作为仅有光信号处理和运算系统中的最重要基础单元,构建的全光微分器因其在光计算出来中独有而普遍的起到,长期以来都是研究的焦点,各类高速的构建微分器方案例如利用硅基微环、马赫曾德尔干涉仪、定向耦合器等,早已被明确提出并实验检验。为了适应环境日益增长的对数据处理速度的拒绝,研究者往往只侧重执着微分器比特率下限的提高,而忽视的比特率上限的不存在。

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作为仅有光信号处理和运算系统中的最重要基础单元,构建的全光微分器因其在光计算出来中独有而普遍的起到,长期以来都是研究的焦点,各类高速的构建微分器方案例如利用硅基微环、马赫曾德尔干涉仪、定向耦合器等,早已被明确提出并实验检验。为了适应环境日益增长的对数据处理速度的拒绝,研究者往往只侧重执着微分器比特率下限的提高,而忽视的比特率上限的不存在。

在董建绩教授的率领下,其团队针对这一问题明确提出了精致的理论模型和完善的实验检验,结果显示,即便是现存的具备THz比特率的全光微分器在应用于中的本质依然是一个窄带器件,这一微分器的内在缺失将不会相当严重地容许微分器在未来的应用于地位,涉及成果早已于2015年公开发表在OpticsExpress杂志上(Opt.Express,23,18925-18936,2015)。图1光子晶体微分器的结构示意图为了解决问题这一问题,经过将近一年的探寻和实践中,董建绩教授明确提出了一种全新的解决方案:通过对光子晶体波导的结构展开类似设计,结构出有具备快光效应的光子晶体波导,然后再行将有所不同长度的光子晶体波导摆放于马赫减德尔干涉仪结构的两臂,有可能是针对微分器比特率问题的解决方案,如图1右图。由于光子晶体波导的慢光效应不存在与波长的相关性,该光子晶体MZI结构的传输序不会表明出与波长涉及的FSR(FreeSpectralRange),如图2右图,这就意味著该器件能同时已完成宽带微分器与窄带微分器的功能,从而超越微分器的内在比特率容许,构建确实意义上的超大比特率的构建仅有光微分器。图2:光子晶体MZI的传输序根据这一理论模型,董建绩教授团队通过与丹麦技术大学丁运鸿博士团队合作,制作出有了涉及芯片,并对芯片性能展开了测试,结果显示,该芯片需要同时处置脉冲宽度范围为2.7ps至81.4ps的信号,处置精度高约85%,如图3右图;该器件可处置的信号比特率范围远大于未知的所有微分器,需要有效地超越微分器的内在比特率容许,未来将会在未来的大规模光子构建电路中获得普遍的应用于。

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图3实验结果图2017年4月11日,该研究成果“Bandwidth-adaptablesiliconphotonicdifferentiatoremployingaslowlighteffect”公开发表在公开发表在美国光学学会(OSA)旗下杂志OpticsLetters上(OpticsLetters42,1596-1599,2017),该项研究由武汉光电国家实验室光电子器件与构建功能实验室博士生严思琦在董建绩教授(通讯作者)的指导下已完成,并获得了国家自然科学基金、教育部新世纪人才计划、国家重点基础研究发展计划等项目的反对。


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