一种新型光学存储器:可编程光子锁存器

发布:cyqdesign 2025-01-24 16:52 阅读:28

近日,美国诺基亚贝尔实验室开发出了一种新型光学存储器——可编程光子锁存器。它速度快且易于扩展,能在光学处理系统中实现临时数据存储,为采用硅光子技术的易失性存储器提供了一种新的解决方案。该研究成果近期发布在《光学快讯》杂志。

这种光子锁存器是仿照置位-复位锁存器设计的。置位-复位锁存器是一种电子存储设备,通过置位和复位状态之间切换来存储单个比特。

可编程光子锁存器的灵感来自设置复位锁存器,这是一种存储单个数据的基本电子存储设备。它的工作原理是根据输入信号在两种状态之间切换:set (1) 和 reset (0)。

目前研制的光学存储器,要么庞大昂贵,要么依赖特殊材料,成本高且产量低。

为了克服这些挑战,研究人员使用硅光子微环调制器,将两个光学通用逻辑门组合在一起,创建了一个可保存光学数据的光学锁存器。其可在商用硅光子芯片制造工艺中实现。

新型光学锁存器一个关键优势是其可扩展性。由于每个存储单元都有一个独立的输入光源,因此可使多个存储单元独立工作,而不会通过光功率损耗传播相互影响。存储单元还能与现有的硅光子系统共同设计,实现高可靠性和高产量。

另一个优势是光子存储单元的波长选择性,这使其能与波分复用无缝协作。因为该单元的微环调制器在特定波长下工作,从而能在单个存储单元内实现多比特数据存储。此外,它还实现了以几十皮秒为单位的快速存储器响应时间,超过了先进数字系统的时钟速度,并支持高速光学数据存储。

在制造专用芯片之前,为了证明这种光学存储器的可行性,研究人员利用可编程硅光子平台,通过实验和真实模拟实现了通用逻辑门和光学锁存器。结果表明,即使在随机变化的情况下,逻辑门也能可靠地产生所需的输出。同样,光学锁存器在输入功率变化的情况下,也能准确地执行所有功能——置位、复位和保持。

相关链接:https://doi.org/10.1364/OE.536535

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