研究进展

基于电调硅基微环的可调分数阶光学微分器

发布时间:2016-01-31 17:58

随着数据中心与高性能计算机的快速发展,硅光子学在大带宽、片上互联、高能效等方面的优势日益显著。采用硅基波导的片上通信与计算变得 更加重要,尤其是其中的一些基本模块如光学微分器、积分器、逻辑单元等。光学微分器是对光信号的包络进行实时微分的基本运算单元,在超快信号产生、超高速 编码等诸多领域有着非常广泛的应用。光学微分器可以分为整数阶微分器和分数阶微分器,分数阶微分器可以看成是整数阶微分器的延伸,可以实现整数阶微分器无 法实现的功能。分数阶微分器已经采用非对称相移布拉格光栅、倾斜布拉格光栅和带有多模干涉仪耦合器的硅基微环谐振器等方案实现。
  武汉光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室张新亮教授课题组和上海交通大学周林杰教授合作,实验报道了采用电调硅基微环谐振器的可调分数阶光学微 分器。该实验方案通过改变加在环波导上的电压,来影响微环的传输损耗,最终改变微环的传输谱,从而实现0.63到0.93阶的分数阶微分。由于电压连续可 调,因此分数阶微分器的微分阶数也是连续可调。该微分器有数十GHz的工作带宽和高能量效率。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。
  该研究成果发表在Optics Letters(Vol. 39, No. 21, pp. 6355-6358, 2014)上。该工作得到了国家自然科学基金 (Grant No. 61475052, Grant No. 11174096) ,973项目(Grant No. 2011CB301704),教育部新世纪优秀人才支持计划(Grant No. NCET-11-0168)和优秀博士论文基金(Grant No. 201139)的支持。发表的文章全文链接为:
http://www.opticsinfobase.org/ol/abstract.cfm?URI=ol-39-21-6355 
[1] A. Zheng, J. Dong, L. Zhou, X. Xiao, Q. Yang, X. Zhang, and J. Chen, "Fractional-order photonic differentiator using an on-chip microring resonator," Opt. Lett. 39, 6355-6358 (2014).

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图1 (a)器件电镜图(b)微环细节图

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图2 高斯脉冲分数阶微分的实验结果

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图3 矩形脉冲分数阶微分的实验结果