近日，美國諾基亞貝爾實驗室開發(fā)出了一種新型光學存儲器——可編程光子鎖存器。它速度快且易于擴展，能在光學處理系統(tǒng)中實現(xiàn)臨時數(shù)據(jù)存儲，為采用硅光子技術(shù)的易失性存儲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)計的。置位-復(fù)位鎖存器是一種電子存儲設(shè)備，通過置位和復(fù)位狀態(tài)之間切換來存儲單個比特。

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

目前研制的光學存儲器，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，將兩個光學通用邏輯門組合在一起，創(chuàng)建了一個可保存光學數(shù)據(jù)的光學鎖存器。其可在商用硅光子芯片制造工藝中實現(xiàn)。

新型光學鎖存器一個關(guān)鍵優(yōu)勢是其可擴展性。由于每個存儲單元都有一個獨立的輸入光源，因此可使多個存儲單元獨立工作，而不會通過光功率損耗傳播相互影響。存儲單元還能與現(xiàn)有的硅光子系統(tǒng)共同設(shè)計，實現(xiàn)高可靠性和高產(chǎn)量。

另一個優(yōu)勢是光子存儲單元的波長選擇性，這使其能與波分復(fù)用無縫協(xié)作。因為該單元的微環(huán)調(diào)制器在特定波長下工作，從而能在單個存儲單元內(nèi)實現(xiàn)多比特數(shù)據(jù)存儲。此外，它還實現(xiàn)了以幾十皮秒為單位的快速存儲器響應(yīng)時間，超過了先進數(shù)字系統(tǒng)的時鐘速度，并支持高速光學數(shù)據(jù)存儲。

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

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