半導體所硅基集成光學導向邏輯器件研究取得系列進展

　　自2007年美國科學家Hardy和以色列科學家Shamir共同提出光學導向邏輯的概念以來，光學導向邏輯引起了人們的廣泛關(guān)注, 目前已有美國海軍實驗室、萊斯大學、菲斯克大學、以色列理工學院等多家研究機構(gòu)從事相關(guān)研究。

　　與傳統(tǒng)光學邏輯不同，光學導向邏輯的實現(xiàn)依賴于光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，每個開關(guān)單元相對獨立，其狀態(tài)改變不依賴于其他單元；而且，上一級單元的計算結(jié)果通過光速向下一級單元傳遞，信息傳輸?shù)难訒r幾乎可以忽略不計，由光學導向邏輯器件構(gòu)成的回路可瞬間完成所有邏輯操作，因而計算速度大大加快。相對于傳統(tǒng)光學邏輯器件，光學導向邏輯器件不需要利用光學非線性效應，因而不需要強光，易于實現(xiàn)器件的級聯(lián)從而構(gòu)成復雜的邏輯回路。光學導向邏輯器件因其本征的高速和低損耗特性，有望在雷達、聲納信號處理等對計算速度要求很高的領(lǐng)域獲得應用。

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

　　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、硅基集成光學導向邏輯器件實現(xiàn)或/或非、與/與非、同或/異或操作的動態(tài)波形圖