eng
В настоящее время интегральная кремниевая электроника достигла своего предела (10 ГГц) и давно настала пора переходить на фотонику. В статье с учетом достоинств фотонных интегральных схем рассматриваются уже существующие и перспективные схемы на их основе, а также некоторые варианты построения оптических транзисторов.
DOI: 10.22184/1993-7296.2017.68.8.58.67
DOI: 10.22184/1993-7296.2017.68.8.58.67
Теги: optical transistors photonic integrated circuits оптические транзисторы фотонные интегральные схемы
ВВЕДЕНИЕ
В устройствах современной фотоники носителем сигнала служит волна оптического или ИК-диапазона электромагнитного спектра. Процедуру ее модуляции можно производить с гораздо большей скоростью, чем в радиодиапазоне. Как и в традиционной радиоэлектронике, элементная база фотоники имеет такие же компоненты, как генератор (наиболее часто им является волоконный или полупроводниковый лазер), усилитель, соединительные линии, которыми могут служить волноводы, а также фотоприемники для преобразования оптического сигнала в электрический. Для построения оптической вычислительной техники необходимы логические элементы, обладающие возможностью реализовать такт (менять состояние по необходимости, например: записать 1, считать 1, стереть 1, записать 0, считать 0, стереть 0).
ПРЕИМУЩЕСТВА ФОТОНИКИ
Технология создания кремниевых интегральных вычислительных элементов и схем с очень малыми размерами и большими скоростями обработки информации приблизилась к определенному пределу. Отсюда понятен интерес к фотонным интегральным схемам, на основе которых возможно создать терагерцевую вычислительную технику [1, 2].
Целесообразно напомнить о причинах ограничения быстродействия современных электронных схем, где логическим элементом служит полупроводниковый транзистор. Максимальная тактовая частота определяется минимальным временем, необходимым для того, чтобы транзистор перешел из одного состояния в другое. То есть максимальная тактовая частота определяется как , где v – скорость электрона, L – толщина подзатворного диэлектрика. При v = 10 000 м/c и L = 100 нм на транзисторе можно получать значения не более 100 ГГЦ.
При использовании металлического волновода с учетом теплового и дробового шумов, величина которых пропорциональна частоте, для надежной передачи сигнала отношение сигнал/шум мощностей должно быть не меньше 20. Но тогда максимальная частота передачи составит ~10 ГГц. Даже если распараллелить вычисления по логическим цепочкам (рис.1) и параллельные каналы мультиплексировать в обратную связь, ее пропускная способность должна все равно превосходить сумму пропускных способностей параллельных каналов, чтобы эта связь успела отработать. Так например, в настоящее время модернизируют Интернет-соединения, мультиплексируя их в оптоволокно, которое позволяет передавать сигнал на длине волны ~1 мкм, что соответствует частотам ~1 ТГц и увеличивает количество передаваемой информации в секунду более чем в 1 000 раз.
Замена металлических волноводов в вычислительной технике оптоволокном и использование в качестве логического элемента оптического транзистора, способного работать на терагерцевых частотах, несет в себе несколько преимуществ. Во-первых, позволяет достичь как минимум на три порядка большую скорость обработки и передачи данных. Во-вторых, обеспечивает помехозащищенность по отношению от внешних радиопомех. В-третьих, позволяет осуществить передачу по одному волокну одновременно нескольких мод. В-четвертых, дает преимущество в КПД и в количествах операций/джоуль.
В качестве волноводов многие предлагают использовать плазмонные волноводы из-за того, что поверхностные плазмоны могут передавать сигнал по волноводу с размером, меньшим длины волны. Однако такой сигнал имеет сильное затухание, и при передаче его на значительное расстояние необходимо применить усиление по всему каналу [3], что делает такую замену невыгодной. Поэтому рентабельными могут стать плазмонные межсоединения и разветвители. Также на плазмонах можно делать хорошие нанолазеры, совмещенные с КМОП-технологией.
ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ТРАНЗИСТОРА
Специалисты разработали несколько вариантов реализации оптического транзистора для терагерцевой вычислительной техники:
• полупроводниковые транзисторы на квантовых точках, например на базе InP;
• одноатомные транзисторы;
• микрооптические интерференционные элементы, основанные на эффектах нелинейной оптики, например на эффекте Керра;
• основанные на магнитооптических эффектах;
• основанные на фотонных кристаллах с нанодобавками Ag и Au.
Недавно немецкие исследователи из института Макса Планка [4] поместили атом рубидия в конструкцию между двумя тонкими зеркалами, находящимися на расстоянии полмиллиметра друг от друга. Затем они направили лазер на данную конструкцию, настроив его так, чтобы атом начал отражать свет. Затем направили на атом второй управляющий луч лазера с иной частотой излучения под прямым углом к первому и настроили его так, чтобы создать условия прозрачности для прохождения излучения первого лазера через конструкцию (рис.2). Таким образом, система получила два состояния – прозрачное и непрозрачное, по аналогии с открытым и закрытым состоянием классического транзистора. Подобный квантово-механический транзистор (туннелированный транзистор с двойным электронным слоем, Double Electron Layer Tunneling Transistor, DELTT) был разработан командой Sandia в лаборатории Департамента энергии (DOE). По данным Sandia устройство в состоянии исполнять триллион операций в секунду, т. е. в 10 раз быстрее самых совершенных транзисторных схем, используемых в настоящее время.
Можно построить переключатель на волоконном или плазмонном усилителе, однако из-за инертности активной среды скорости переключения будут порядка МГц.
Другой вариант – это транзисторы на GaInPAs [5], (рис.3–5), которые производятся такими зарубежными компаниями, как Oclaro и aXenic, например модулятор типа Маха-Цендера, который делается также на ниобате лития или на Si : SiO2 (рис.6–8) с кольцевым резонатором [6].
Перспективный вариант оптического транзистора может использовать переключение намагниченности в ферромагнетиках при взаимодействии различных структур с фемтосекундными импульсами лазерного излучения [7, 8] (рис.9). Ферромагнетиками могут быть MnFe, TmFeO3, FeBO3 или на GdFeCo (рис.10). Системы на этих материалах требуют большой мощности, поэтому в настоящее время ведутся разработки по маломощному переключению на феррите граната [9].
Этот эффект аналогичен эффекту переключения намагниченности в спин-вентильных структурах током (рис.11), который описывается уравнением Ландау-Лившица-Гильберта с префактором спиновой эффективности передачи вращательного момента Слончевского-Берже [6]:
,
где М – намагниченность; ток ; магнит-ное поле ; γ, α и G – константы.
При переключении намагниченности светом (рис.12) поле лазерного излучения δHа поворачивает намагниченность М [9]:
.
Например, существует вариант, когда для реализации оптического переключателя используют эффект переключения намагниченности ферромагнетиков с помощью лазерных импульсов фемтосекундной длительности. Это может быть электрооптический модулятор типа Маха-Цендера, он работает, меняя оптический путь поля в волноводе, меняя показатель преломления в одной из ветвей волновода, из-за чего на выходе лучи с различными фазами интерферируют друг с другом. Вместо электродов можно нанести магнитные пленки и, переключая намагниченность в них излучением из другого волновода, моделировать показатель преломления внешним магнитным полем.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРИБОРЫ
Компоненты элементной базы фотоники необходимы для реализации оптической вычислительной техники, для фотонных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) (рис.13) и для создания процессоров, способных умножать вектор на матрицу.
В конце 90-х годов прошлого века велись работы по созданию интегрального модуля оптического компьютера с логической матрично-тензорной основой, названного HPOC (High Performance Optoelectronic Communication) [4], (рис.14). В устройстве планировалось использовать входную матрицу VCSEL-лазеров (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser), соединенную планарными волноводами и обычной оптикой с матрицами переключения на основе дифракционных оптических элементов. Выходная система должна состоять из матрицы лавинных фотодиодов, совмещенной с матрицей вертикально-излучающих диодов.
Опытные образцы показали производительность 4.096 Тб · с–1, а предварительные оценки показывали, что данная система способна развить скорость 1015 операций в секунду с энергией менее 1 фДж на одно переключение. По ряду причин эти работы были прекращены. В настоящее время фирма Opticomp Corporation разработала новый интегральный оптический элемент, состоящий из матрицы VCSEL-лазеров и фотодетекторов, соединенных волноводом. В компании планируют использовать данные устройства как для обработки информации, так и для создания сверхбыстрых переключателей в сверхплотных волоконных линиях связи.
Оптический процессор Enlight256 (рис.16, 17) является гибридным: в нем меняется только ядро, а все остальные элементы остаются электрическими. По принципу действия Enlight256 является аналоговым оптическим вычислительным устройством. Аппаратно он представляет собой развитую гибридную цифро-аналоговую систему, содержащую как оптические узлы, так и необходимые в инженерной практике компьютерные узлы (например популярную в цифровой технике для встраиваемых применений реализацию внутрисистемной отладки).
Ядро процессора Enlight256 оптическое, а входная и выходная информация представляется в электронном виде. Ядро состоит из 256-ти VCSEL-лазеров, пространственного модулятора света, набора линз и приемников излучения, образующих оптическую матрицу VMM (Vector-Matrix Multiplication). Матрица конвертирует электрическую информацию в свет, затем производит необходимые преобразования этой информации, направляя свет через программируемую внутреннюю оптику. Выходное излучение регистрируется приемниками и преобразуется снова в электрический сигнал. На рис.15 приведена схема работы ядра этого процессора.
Внутри его "вычислительного ядра" находится параллельная счетная машина со специализированной архитектурой, оптимальной для выполнения задачи умножения матрицы на вектор. За один такт длительностью 8 нс процессор Enlight256 способен перемножить вектор из 256 элементов на матрицу размерностью 256 Ч 256. Разработчики Lenslet ограничили диапазон значений элементов вектора и матрицы числом 256, соответствующим традиционным 8-битным целым числам. Таким образом, производительность процессора Enlight256 составляет 8 · 1012 операций в секунду: за один такт (8 нс) процессор умножает 256-байтный вектор на 256 Ч 256-байтную матрицу. Каждый элемент входного вектора проектируется на столбец матрицы. Каждый ряд матрицы проектируется на один детектор в векторе результата (вывода). Программирование оптического цифрового сигнального процессора заключается в изменении значений пропускания ячеек пространственного модулятора. Загрузка приложения (или данных внутри отдельного приложения) осуществляется путем замены значений матрицы в пространственном модуляторе (рис.18).
Оптическая матрица VMM состоит из трех основных элементов:
1. Линейки из 256 полупроводниковых VCSEL-лазеров, которые представляются как вектор, состоящий из 256 элементов, и являются одним из "регистров" оптического арифметического логического устройства, каждый элемент которого – это число разрядностью 8 бит.
2. Управляющее световым потоком интегрально-оптическое устройство на основе GaAs/GaAlAs полупроводниковых структур с квантовыми ямами (Multiple Quantum Well). Устройство состоит из матрицы 256 Ч 256 пространственных модуляторов, работающих на отражение.
3. Линейки из 256 фотоприемников излучения, которые интегрированы в массив аналогово-светового преобразования (Analog to Digital Converters).
EnLight256 уже сейчас используется для решения задач, требующих высокой производительности, в частности, один процессор такого типа способен в реальном времени обрабатывать до 15 видеоканалов стандарта HDTV. Он может использоваться для распознавания голоса, человеческих лиц, обработки изображений и т. д. Прибор идеально подходит для применения в военных радарах высокого разрешения, так как способен обрабатывать данные от массивов антенн. Кроме того, размеры EnLight256 (15 Ч 15 Ч 7 см3) позволяют размещать его на транспортных средствах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Помимо оптического транзистора, который сейчас находится на стадии разработки, для реализации оптической вычислительной техники можно использовать уже выпускаемые системы и элементы – полупроводниковые и волоконные лазеры, усилители – волоконные или металлические шарики-резонаторы, а также сконструировать волоконный конденсатор, который будет работать так, как и электронный для переменного сигнала. Эти приборы необходимы для создания новых систем – фотонных АЦП, процессоров, способных умножать вектор на матрицу, и перспективной цифровой вычислительной техники, следующим поколением которой должны стать фотонные интегральные схемы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тамир Т. Волноводная оптоэлектроника. – М.: Мир, 1991.
2. Хансперджер Р. Интегральная оптика. – М.: Мир, 1985.
3. Федянин Д. Ю. Усиление поверхностных плазмон-поляритонов в наноразмерных волноводах. – М: Изд-во МФТИ, 2012.
4. Белов П.А., Беспалов В. Г., Васильев В. Н., Козлов С. А., Павлов А. В., Симовский К. Р., Шполянский Ю. А. Оптические процессоры: достижения и новые идеи, в кн.: Проблемы когерентной и нелинейной оптики/Под ред. И. П. Гурова и С. А. Козлова. – С-Пб.: НИУ ИТМО, 2006.
5. InP-Based Photonic Integrated Circuits, Goldren, 2008.
6. Bergman K., Rumley S., Ophir N., Nikolova D. et al. Silicon Photonics for Exascale Systems. – OFC2014.
7. A Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferromagnetic garnet films – Nature, 2005, № 45, 047402, p.1–4.
8. Попков А. Ф., Журавлев М. Н. Физические основы магнетизма и спинового транспорта в устройствах магнитной электроники – М.: ИПК МИЭТ, 2014, с. 189–212.
9. Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. Laser-induced magnetization dynamics and reversal in ferromagnetic alloys – IOP science, 2013, № 76 026501, p.1–35.
В устройствах современной фотоники носителем сигнала служит волна оптического или ИК-диапазона электромагнитного спектра. Процедуру ее модуляции можно производить с гораздо большей скоростью, чем в радиодиапазоне. Как и в традиционной радиоэлектронике, элементная база фотоники имеет такие же компоненты, как генератор (наиболее часто им является волоконный или полупроводниковый лазер), усилитель, соединительные линии, которыми могут служить волноводы, а также фотоприемники для преобразования оптического сигнала в электрический. Для построения оптической вычислительной техники необходимы логические элементы, обладающие возможностью реализовать такт (менять состояние по необходимости, например: записать 1, считать 1, стереть 1, записать 0, считать 0, стереть 0).
ПРЕИМУЩЕСТВА ФОТОНИКИ
Технология создания кремниевых интегральных вычислительных элементов и схем с очень малыми размерами и большими скоростями обработки информации приблизилась к определенному пределу. Отсюда понятен интерес к фотонным интегральным схемам, на основе которых возможно создать терагерцевую вычислительную технику [1, 2].
Целесообразно напомнить о причинах ограничения быстродействия современных электронных схем, где логическим элементом служит полупроводниковый транзистор. Максимальная тактовая частота определяется минимальным временем, необходимым для того, чтобы транзистор перешел из одного состояния в другое. То есть максимальная тактовая частота определяется как , где v – скорость электрона, L – толщина подзатворного диэлектрика. При v = 10 000 м/c и L = 100 нм на транзисторе можно получать значения не более 100 ГГЦ.
При использовании металлического волновода с учетом теплового и дробового шумов, величина которых пропорциональна частоте, для надежной передачи сигнала отношение сигнал/шум мощностей должно быть не меньше 20. Но тогда максимальная частота передачи составит ~10 ГГц. Даже если распараллелить вычисления по логическим цепочкам (рис.1) и параллельные каналы мультиплексировать в обратную связь, ее пропускная способность должна все равно превосходить сумму пропускных способностей параллельных каналов, чтобы эта связь успела отработать. Так например, в настоящее время модернизируют Интернет-соединения, мультиплексируя их в оптоволокно, которое позволяет передавать сигнал на длине волны ~1 мкм, что соответствует частотам ~1 ТГц и увеличивает количество передаваемой информации в секунду более чем в 1 000 раз.
Замена металлических волноводов в вычислительной технике оптоволокном и использование в качестве логического элемента оптического транзистора, способного работать на терагерцевых частотах, несет в себе несколько преимуществ. Во-первых, позволяет достичь как минимум на три порядка большую скорость обработки и передачи данных. Во-вторых, обеспечивает помехозащищенность по отношению от внешних радиопомех. В-третьих, позволяет осуществить передачу по одному волокну одновременно нескольких мод. В-четвертых, дает преимущество в КПД и в количествах операций/джоуль.
В качестве волноводов многие предлагают использовать плазмонные волноводы из-за того, что поверхностные плазмоны могут передавать сигнал по волноводу с размером, меньшим длины волны. Однако такой сигнал имеет сильное затухание, и при передаче его на значительное расстояние необходимо применить усиление по всему каналу [3], что делает такую замену невыгодной. Поэтому рентабельными могут стать плазмонные межсоединения и разветвители. Также на плазмонах можно делать хорошие нанолазеры, совмещенные с КМОП-технологией.
ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ТРАНЗИСТОРА
Специалисты разработали несколько вариантов реализации оптического транзистора для терагерцевой вычислительной техники:
• полупроводниковые транзисторы на квантовых точках, например на базе InP;
• одноатомные транзисторы;
• микрооптические интерференционные элементы, основанные на эффектах нелинейной оптики, например на эффекте Керра;
• основанные на магнитооптических эффектах;
• основанные на фотонных кристаллах с нанодобавками Ag и Au.
Недавно немецкие исследователи из института Макса Планка [4] поместили атом рубидия в конструкцию между двумя тонкими зеркалами, находящимися на расстоянии полмиллиметра друг от друга. Затем они направили лазер на данную конструкцию, настроив его так, чтобы атом начал отражать свет. Затем направили на атом второй управляющий луч лазера с иной частотой излучения под прямым углом к первому и настроили его так, чтобы создать условия прозрачности для прохождения излучения первого лазера через конструкцию (рис.2). Таким образом, система получила два состояния – прозрачное и непрозрачное, по аналогии с открытым и закрытым состоянием классического транзистора. Подобный квантово-механический транзистор (туннелированный транзистор с двойным электронным слоем, Double Electron Layer Tunneling Transistor, DELTT) был разработан командой Sandia в лаборатории Департамента энергии (DOE). По данным Sandia устройство в состоянии исполнять триллион операций в секунду, т. е. в 10 раз быстрее самых совершенных транзисторных схем, используемых в настоящее время.
Можно построить переключатель на волоконном или плазмонном усилителе, однако из-за инертности активной среды скорости переключения будут порядка МГц.
Другой вариант – это транзисторы на GaInPAs [5], (рис.3–5), которые производятся такими зарубежными компаниями, как Oclaro и aXenic, например модулятор типа Маха-Цендера, который делается также на ниобате лития или на Si : SiO2 (рис.6–8) с кольцевым резонатором [6].
Перспективный вариант оптического транзистора может использовать переключение намагниченности в ферромагнетиках при взаимодействии различных структур с фемтосекундными импульсами лазерного излучения [7, 8] (рис.9). Ферромагнетиками могут быть MnFe, TmFeO3, FeBO3 или на GdFeCo (рис.10). Системы на этих материалах требуют большой мощности, поэтому в настоящее время ведутся разработки по маломощному переключению на феррите граната [9].
Этот эффект аналогичен эффекту переключения намагниченности в спин-вентильных структурах током (рис.11), который описывается уравнением Ландау-Лившица-Гильберта с префактором спиновой эффективности передачи вращательного момента Слончевского-Берже [6]:
,
где М – намагниченность; ток ; магнит-ное поле ; γ, α и G – константы.
При переключении намагниченности светом (рис.12) поле лазерного излучения δHа поворачивает намагниченность М [9]:
.
Например, существует вариант, когда для реализации оптического переключателя используют эффект переключения намагниченности ферромагнетиков с помощью лазерных импульсов фемтосекундной длительности. Это может быть электрооптический модулятор типа Маха-Цендера, он работает, меняя оптический путь поля в волноводе, меняя показатель преломления в одной из ветвей волновода, из-за чего на выходе лучи с различными фазами интерферируют друг с другом. Вместо электродов можно нанести магнитные пленки и, переключая намагниченность в них излучением из другого волновода, моделировать показатель преломления внешним магнитным полем.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРИБОРЫ
Компоненты элементной базы фотоники необходимы для реализации оптической вычислительной техники, для фотонных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) (рис.13) и для создания процессоров, способных умножать вектор на матрицу.
В конце 90-х годов прошлого века велись работы по созданию интегрального модуля оптического компьютера с логической матрично-тензорной основой, названного HPOC (High Performance Optoelectronic Communication) [4], (рис.14). В устройстве планировалось использовать входную матрицу VCSEL-лазеров (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser), соединенную планарными волноводами и обычной оптикой с матрицами переключения на основе дифракционных оптических элементов. Выходная система должна состоять из матрицы лавинных фотодиодов, совмещенной с матрицей вертикально-излучающих диодов.
Опытные образцы показали производительность 4.096 Тб · с–1, а предварительные оценки показывали, что данная система способна развить скорость 1015 операций в секунду с энергией менее 1 фДж на одно переключение. По ряду причин эти работы были прекращены. В настоящее время фирма Opticomp Corporation разработала новый интегральный оптический элемент, состоящий из матрицы VCSEL-лазеров и фотодетекторов, соединенных волноводом. В компании планируют использовать данные устройства как для обработки информации, так и для создания сверхбыстрых переключателей в сверхплотных волоконных линиях связи.
Оптический процессор Enlight256 (рис.16, 17) является гибридным: в нем меняется только ядро, а все остальные элементы остаются электрическими. По принципу действия Enlight256 является аналоговым оптическим вычислительным устройством. Аппаратно он представляет собой развитую гибридную цифро-аналоговую систему, содержащую как оптические узлы, так и необходимые в инженерной практике компьютерные узлы (например популярную в цифровой технике для встраиваемых применений реализацию внутрисистемной отладки).
Ядро процессора Enlight256 оптическое, а входная и выходная информация представляется в электронном виде. Ядро состоит из 256-ти VCSEL-лазеров, пространственного модулятора света, набора линз и приемников излучения, образующих оптическую матрицу VMM (Vector-Matrix Multiplication). Матрица конвертирует электрическую информацию в свет, затем производит необходимые преобразования этой информации, направляя свет через программируемую внутреннюю оптику. Выходное излучение регистрируется приемниками и преобразуется снова в электрический сигнал. На рис.15 приведена схема работы ядра этого процессора.
Внутри его "вычислительного ядра" находится параллельная счетная машина со специализированной архитектурой, оптимальной для выполнения задачи умножения матрицы на вектор. За один такт длительностью 8 нс процессор Enlight256 способен перемножить вектор из 256 элементов на матрицу размерностью 256 Ч 256. Разработчики Lenslet ограничили диапазон значений элементов вектора и матрицы числом 256, соответствующим традиционным 8-битным целым числам. Таким образом, производительность процессора Enlight256 составляет 8 · 1012 операций в секунду: за один такт (8 нс) процессор умножает 256-байтный вектор на 256 Ч 256-байтную матрицу. Каждый элемент входного вектора проектируется на столбец матрицы. Каждый ряд матрицы проектируется на один детектор в векторе результата (вывода). Программирование оптического цифрового сигнального процессора заключается в изменении значений пропускания ячеек пространственного модулятора. Загрузка приложения (или данных внутри отдельного приложения) осуществляется путем замены значений матрицы в пространственном модуляторе (рис.18).
Оптическая матрица VMM состоит из трех основных элементов:
1. Линейки из 256 полупроводниковых VCSEL-лазеров, которые представляются как вектор, состоящий из 256 элементов, и являются одним из "регистров" оптического арифметического логического устройства, каждый элемент которого – это число разрядностью 8 бит.
2. Управляющее световым потоком интегрально-оптическое устройство на основе GaAs/GaAlAs полупроводниковых структур с квантовыми ямами (Multiple Quantum Well). Устройство состоит из матрицы 256 Ч 256 пространственных модуляторов, работающих на отражение.
3. Линейки из 256 фотоприемников излучения, которые интегрированы в массив аналогово-светового преобразования (Analog to Digital Converters).
EnLight256 уже сейчас используется для решения задач, требующих высокой производительности, в частности, один процессор такого типа способен в реальном времени обрабатывать до 15 видеоканалов стандарта HDTV. Он может использоваться для распознавания голоса, человеческих лиц, обработки изображений и т. д. Прибор идеально подходит для применения в военных радарах высокого разрешения, так как способен обрабатывать данные от массивов антенн. Кроме того, размеры EnLight256 (15 Ч 15 Ч 7 см3) позволяют размещать его на транспортных средствах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Помимо оптического транзистора, который сейчас находится на стадии разработки, для реализации оптической вычислительной техники можно использовать уже выпускаемые системы и элементы – полупроводниковые и волоконные лазеры, усилители – волоконные или металлические шарики-резонаторы, а также сконструировать волоконный конденсатор, который будет работать так, как и электронный для переменного сигнала. Эти приборы необходимы для создания новых систем – фотонных АЦП, процессоров, способных умножать вектор на матрицу, и перспективной цифровой вычислительной техники, следующим поколением которой должны стать фотонные интегральные схемы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тамир Т. Волноводная оптоэлектроника. – М.: Мир, 1991.
2. Хансперджер Р. Интегральная оптика. – М.: Мир, 1985.
3. Федянин Д. Ю. Усиление поверхностных плазмон-поляритонов в наноразмерных волноводах. – М: Изд-во МФТИ, 2012.
4. Белов П.А., Беспалов В. Г., Васильев В. Н., Козлов С. А., Павлов А. В., Симовский К. Р., Шполянский Ю. А. Оптические процессоры: достижения и новые идеи, в кн.: Проблемы когерентной и нелинейной оптики/Под ред. И. П. Гурова и С. А. Козлова. – С-Пб.: НИУ ИТМО, 2006.
5. InP-Based Photonic Integrated Circuits, Goldren, 2008.
6. Bergman K., Rumley S., Ophir N., Nikolova D. et al. Silicon Photonics for Exascale Systems. – OFC2014.
7. A Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. Femtosecond photomagnetic switching of spins in ferromagnetic garnet films – Nature, 2005, № 45, 047402, p.1–4.
8. Попков А. Ф., Журавлев М. Н. Физические основы магнетизма и спинового транспорта в устройствах магнитной электроники – М.: ИПК МИЭТ, 2014, с. 189–212.
9. Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. Laser-induced magnetization dynamics and reversal in ferromagnetic alloys – IOP science, 2013, № 76 026501, p.1–35.
Отзывы читателей
