Сочинение на тему Чип интегрированной фотонно-фононной памяти

ЧИП-ИНТЕГРИРОВАННАЯ КОГЕРЕНТНАЯ ФОТОНО-ФОТОННАЯ ПАМЯТЬ

Впервые в мире исследователи сохранили фотонную информацию на микрочипе в виде акустической волны. Это дает драгоценное дополнительное время для хранения, обработки и последующего перераспределения данных, не полагаясь на электронику, которая выделяет избыточное тепло. Такой гибридный чип может оказать огромное влияние на облачные вычисления и телекоммуникационные центры, которые перегреваются при передаче данных на наших телефонах.

Управление и манипулирование квантами когерентных акустических колебаний – фононов – в интегральных схемах в последнее время привлекло большое внимание, поскольку фононы могут функционировать в качестве уникальных связей между радиочастотными и оптическими сигналами, обеспечивать доступ к квантовым режимам и предлагать расширенные возможности обработки сигналов. Недавние подходы, основанные на опто-механических резонаторах, позволили достичь впечатляющих показателей качества, позволяющих хранить оптические сигналы. Однако до сих пор эти методы были ограничены в полосе пропускания и несовместимы с работой на нескольких волнах. В этой работе экспериментально продемонстрировано, что когерентный буфер в интегрированном плоском оптическом волноводе путем когерентной передачи оптической информации акустической гиперзвуковой волне.

Оптическая информация извлекается с использованием обратного процесса. Эти гиперзвуковые фононы имеют те же длины волн, что и оптические фотоны, но движутся со скоростью на пять порядков ниже. Хранение фазы и амплитуды оптической информации с гигагерцовой полосой пропускания и демонстрация работы на отдельных длинах волн с незначительными перекрестными помехами. Хранение или задержка оптических сигналов была основной движущей силой для широкого круга исследовательских работ, поскольку они открывают новые возможности в полностью оптической обработке и улучшенном взаимодействии света и вещества. Оптический буфер, который способен поддерживать когерентность оптического сигнала, то есть хранить информацию об амплитуде и фазе, и способен работать на нескольких длинах волн, значительно увеличил бы емкость фотонных интегральных схем и оптических межсоединений. Связь света с когерентными акустическими фононами в оптико-механических системах дает не только возможность замедлить скорость оптического импульса, но также обеспечивает полную передачу оптической волны в акустическую волну, которая впоследствии может быть перенесена обратно в оптическую область после определенное время хранения.

В последние годы был достигнут значительный прогресс в увеличении времени хранения в резонаторах мод с фотонно-фононной шепчущей галереей и оптомеханических полостей с заявленными временами хранения порядка микросекунд. Кроме того, фотон-фонон-фотонный перенос может быть полностью когерентным. Однако существует несколько основных проблем, которые необходимо решить, прежде чем оптическая память, основанная на этом подходе, будет совместима с полностью оптическими методами обработки и передачи информации.

 
1. Любой практический оптический буфер, помимо прочих требований, должен иметь пропускную способность не менее гигагерца.

 

2. Оптические схемы передачи данных обычно используют каналы с несколькими длинами волн для увеличения общей пропускной способности. Эти требования сложно выполнить в фотонно-фононных системах, основанных на структурных резонансах. Например, в случае резонаторов в режиме шепчущей галереи оптический импульс, передаваемый фонону, может быть извлечен импульсом считывания на другой длине волны, поэтому несколько каналов длины волны не могут быть сохранены и извлечены однозначно, поскольку процесс сохранения или поиска не сохранение частоты.

 

3. Практический оптический буфер должен быть встроен в микросхему и иметь возможность сопряжения с другими компонентами на кристалле, а критерии, которые до сих пор не удовлетворялись другими опто-механическими платформами, исследуются до настоящего времени.