超大帶寬的集成全光微分器新進(jìn)展
時間:2017-05-26 09:49:40 來源：
根據(jù)這一理論模型，董建績教授團(tuán)隊(duì)通過與丹麥技術(shù)大學(xué)丁運(yùn)鴻博士團(tuán)隊(duì)合作，制作出了相關(guān)芯片，并對芯片性能進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示，該芯片能夠同時處理脈沖寬度范圍為2.7 ps至81.4 ps的信號，處理精度高達(dá)85%，如圖3所示；該器件可處理的信號帶寬范圍遠(yuǎn)大于已知的所有微分器，能夠有效地打破微分器的內(nèi)在帶寬限制，有望在未來的大規(guī)模光子集成回路中得到廣泛的應(yīng)用。ADSS光纜
作為全光信號處理和運(yùn)算系統(tǒng)中的重要基礎(chǔ)單元，集成的全光微分器因其在光計(jì)算中獨(dú)特而廣泛的作用，長期以來都是研究的焦點(diǎn)，各類高速的集成微分器方案例如利用硅基微環(huán)、馬赫曾德爾干涉儀、定向耦合器等，已經(jīng)被提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。為了適應(yīng)日益增長的對數(shù)據(jù)處理速度的要求，研究者往往只注重追求微分器帶寬上限的提升，而忽略的帶寬下限的存在。在董建績教授的帶領(lǐng)下，其團(tuán)隊(duì)針對這一問題提出了新穎的理論模型和完備的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果顯示，即便是現(xiàn)存的具有THz帶寬的全光微分器在應(yīng)用中的本質(zhì)仍然是一個窄帶器件，這一微分器的內(nèi)在缺陷將會嚴(yán)重地限制微分器在未來的應(yīng)用地位，相關(guān)成果已經(jīng)于2015年發(fā)表在Optics Express雜志上（Opt. Express, 23, 18925-18936, 2015）。ADSS光纜
為了解決這一問題，經(jīng)過近一年的探索和實(shí)踐，董建績教授提出了一種全新的解決方案：通過對光子晶體波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，構(gòu)造出具有慢光效應(yīng)的光子晶體波導(dǎo)，然后再將不同長度的光子晶體波導(dǎo)放置于馬赫增德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的兩臂，可能是針對微分器帶寬問題的解決方案，如圖1所示。由于光子晶體波導(dǎo)的慢光效應(yīng)存在與波長的相關(guān)性，該光子晶體MZI結(jié)構(gòu)的傳輸譜會顯示出與波長相關(guān)的FSR（Free Spectral Range）,如圖2所示，這就意味著該器件能同時完成寬帶微分器與窄帶微分器的功能，從而打破微分器的內(nèi)在帶寬限制，實(shí)現(xiàn)真正意義上的超大帶寬的集成全光微分器。ADSS光纜
2017年4月11日，該研究成果“Bandwidth-adaptable silicon photonic differentiator employing a slow light effect”發(fā)表在發(fā)表在美國光學(xué)學(xué)會（OSA）旗下雜志Optics Letters上(Optics Letters 42, 1596-1599, 2017), 該項(xiàng)研究由武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室光電子器件與集成功能實(shí)驗(yàn)室博士生嚴(yán)思琦在董建績教授（通訊作者）的指導(dǎo)下完成，并得到了國家自然科學(xué)基金、教育部新世紀(jì)人才計(jì)劃、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。ADSS光纜
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