近日，美國(guó)諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了一種新型光學(xué)存儲(chǔ)器——可編程光子鎖存器。它速度快且易于擴(kuò)展，能在光學(xué)處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為采用硅光子技術(shù)的易失性存儲(chǔ)器提供了一種新的解決方案。該研究成果近期發(fā)布在《光學(xué)快訊》雜志。

這種光子鎖存器是仿照置位-復(fù)位鎖存器設(shè)計(jì)的。置位-復(fù)位鎖存器是一種電子存儲(chǔ)設(shè)備，通過(guò)置位和復(fù)位狀態(tài)之間切換來(lái)存儲(chǔ)單個(gè)比特。

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可編程光子鎖存器的靈感來(lái)自設(shè)置復(fù)位鎖存器，這是一種存儲(chǔ)單個(gè)數(shù)據(jù)的基本電子存儲(chǔ)設(shè)備。它的工作原理是根據(jù)輸入信號(hào)在兩種狀態(tài)之間切換：set （1） 和 reset （0）。

目前研制的光學(xué)存儲(chǔ)器，要么龐大昂貴，要么依賴特殊材料，成本高且產(chǎn)量低。

為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員使用硅光子微環(huán)調(diào)制器，將兩個(gè)光學(xué)通用邏輯門組合在一起，創(chuàng)建了一個(gè)可保存光學(xué)數(shù)據(jù)的光學(xué)鎖存器。其可在商用硅光子芯片制造工藝中實(shí)現(xiàn)。

新型光學(xué)鎖存器一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是其可擴(kuò)展性。由于每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)獨(dú)立的輸入光源，因此可使多個(gè)存儲(chǔ)單元獨(dú)立工作，而不會(huì)通過(guò)光功率損耗傳播相互影響。存儲(chǔ)單元還能與現(xiàn)有的硅光子系統(tǒng)共同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高可靠性和高產(chǎn)量。

另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是光子存儲(chǔ)單元的波長(zhǎng)選擇性，這使其能與波分復(fù)用無(wú)縫協(xié)作。因?yàn)樵搯卧�的微環(huán)調(diào)制器在特定波長(zhǎng)下工作，從而能在單個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)多比特?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)。此外，它還實(shí)現(xiàn)了以幾十皮秒為單位的快速存儲(chǔ)器響應(yīng)時(shí)間，超過(guò)了先進(jìn)數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘速度，并支持高速光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

在制造專用芯片之前，為了證明這種光學(xué)存儲(chǔ)器的可行性，研究人員利用可編程硅光子平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和真實(shí)模擬實(shí)現(xiàn)了通用邏輯門和光學(xué)鎖存器。結(jié)果表明，即使在隨機(jī)變化的情況下，邏輯門也能可靠地產(chǎn)生所需的輸出。同樣，光學(xué)鎖存器在輸入功率變化的情況下，也能準(zhǔn)確地執(zhí)行所有功能——置位、復(fù)位和保持。

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