研究进展

片上全光格雷码产生的研究进展

发布时间:2016-01-31 17:58

光逻辑和编码器件是保证高质量光信号长距离传输的核心器件,一直是光通信系统中的关键技术。其中,全光编码器能够克服传统电路的电子瓶 颈问题,如大功耗、处理速度较低等缺点,其具有并行处理、高速调制等众多优点,因此得到了快速发展。在光域内改变数字信号比特位的状态付出的代价是昂贵 的,而格雷码是一种有效改进码,能有效地减少了信号比特的切换频率,并且作为一种可靠性编码在图像处理和传感系统中已经得到了广泛的应用。但是,现行方案 中格雷码编码器体积庞大,结构复杂,功耗比较大,非常不利于集成。

武汉光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室的张新亮教授和董建绩教授研究团队利用硅的热光效应,成功在硅基芯片上产生了四比特格雷码。通过输入 不同功率的光信号进入微环谐振器,控制上下载型微环传输谱的红移量,从而使微环传输端和下载端的输出状态可以在比特“0”和“1”间切换。实验证明,同时 输入两个微环的谐振光信号,并控制这两个波长的功率按照特定的顺序变化,可以实现全光四比特格雷码的产生,并对未来实现多比特数据的格雷码的扩展能力进行 了展望。由于采用硅基器件,该实验方案具有封装小、可集成性、与CMOS兼容等优势。此外,本方案操作简单,并且器件具有良好的扩展性。

  2015年8月6日,该研究成果以论文“Chip-integrated all-optical 4-bit Gray codegeneration based on silicon microring resonators”发表在美国光学学会(OSA)旗下杂志《光学快报》(Optics Express)上。该项研究由武汉光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室博士生刘力,董建绩教授(通讯作者),张新亮教授完成,并得到了国家自然科 学基金、教育部新世纪人才计划、全国优秀博士论文基金和国家重点基础研究发展计划等项目的支持。

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图1 四比特格雷码的产生