半導(dǎo)體所硅基集成光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件研究取得系列進(jìn)展

　　自2007年美國(guó)科學(xué)家Hardy和以色列科學(xué)家Shamir共同提出光學(xué)導(dǎo)向邏輯的概念以來(lái)，光學(xué)導(dǎo)向邏輯引起了人們的廣泛關(guān)注, 目前已有美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室、萊斯大學(xué)、菲斯克大學(xué)、以色列理工學(xué)院等多家研究機(jī)構(gòu)從事相關(guān)研究。

　　與傳統(tǒng)光學(xué)邏輯不同，光學(xué)導(dǎo)向邏輯的實(shí)現(xiàn)依賴于光開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)開(kāi)關(guān)單元相對(duì)獨(dú)立，其狀態(tài)改變不依賴于其他單元；而且，上一級(jí)單元的計(jì)算結(jié)果通過(guò)光速向下一級(jí)單元傳遞，信息傳輸?shù)难訒r(shí)幾乎可以忽略不計(jì)，由光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件構(gòu)成的回路可瞬間完成所有邏輯操作，因而計(jì)算速度大大加快。相對(duì)于傳統(tǒng)光學(xué)邏輯器件，光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件不需要利用光學(xué)非線性效應(yīng)，因而不需要強(qiáng)光，易于實(shí)現(xiàn)器件的級(jí)聯(lián)從而構(gòu)成復(fù)雜的邏輯回路。光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件因其本征的高速和低損耗特性，有望在雷達(dá)、聲納信號(hào)處理等對(duì)計(jì)算速度要求很高的領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

　　中科院半導(dǎo)體研究所光電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的科研人員于2009年提出基于光學(xué)導(dǎo)向邏輯原理的異或/同或邏輯器件，并于2010年在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了器件的原理驗(yàn)證（Optics Letters, 35 (2010) 1620-1622)，Optics express, 19 (2010) 6524-6540）。隨后，科研人員再接再厲，相繼提出并實(shí)現(xiàn)了非、與/與非、或/或非光學(xué)導(dǎo)向邏輯（Optics Letters, 36 (2011) 1650-1652)、光學(xué)譯碼器 （Optics Letters, 36 (2011) 3314-3316）、光學(xué)編碼器 （Optics Letters, Vol. 36, No. 19, 2011)的原理驗(yàn)證。上述系列工作是迄今為止有關(guān)光學(xué)導(dǎo)向邏輯的主要試驗(yàn)研究成果。

　　目前，科研人員正致力于提高器件速度以及器件功能集成研究。

圖1、硅基集成光學(xué)導(dǎo)向邏輯器件實(shí)現(xiàn)或/或非、與/與非、同或/異或操作的動(dòng)態(tài)波形圖