eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #8/2022
А. В. Якухина, В. В. Платонов, Д. В. Горелов, В. В. Амеличев, В. В. Светухин
Современные конструктивно-технологические методы создания интегральных оптических логических элементов
Современные конструктивно-технологические методы создания интегральных оптических логических элементов
Просмотры: 1278
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.8.604.610
Современные конструктивно-технологические методы создания интегральных оптических логических элементов
А. В. Якухина, В. В. Платонов, Д. В. Горелов, В. В. Амеличев, В. В. Светухин
ФГБНУ «Научно-производственный комплекс «Технологический центр», г. Зеленоград, Москва, Россия
Представлены основные конструктивно-технологические методы создания интегрально-оптических элементов. Показано, что современные базовые оптические логические элементы («И», «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ») могут быть реализованы двумя основными методами: на интегрально-оптических структурах, содержащих в своем составе интерферометры Маха-Цендера и микрорезонаторы, и на двумерных фотонных кристаллах. Перечислены основные преимущества и конструктивно-технологические особенности каждого из методов создания интегрально-оптических логических элементов (ИОЛЭ) для создания перспективных фотонных интегральных схем (ФИС).
Ключевые слова: оптические логические элементы, фотонный кристалл, интегральная оптика, фотонная интегральная схема
Статья получена: 08.11.2022
Статья принята: 29.11.2022
Введение
Развитие конструктивно-технологических методов создания элементной базы фотонных интегральных схем (ФИС) позволило получить ряд основных преимуществ перед СБИС по скорости передачи информационных сигналов, рассеиваемой мощности и устойчивости к внешним воздействующим факторам [1–3]. Решающая роль в этом принадлежит современным методам создания базовых оптических логических элементов («И», «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ»), которые могут быть реализованы двумя основными методами: на интегрально-оптических структурах, содержащих в своем составе интерферометры Маха-Цендера и микрорезонаторы, и на двумерных фотонных кристаллах. Благодаря достижениям в области интегральных оптических волноводов и волноводных структур стал возможен переход к реализации высокоэффективных электронно-фотонных цифровых вычислений (ЭФЦВ) с использованием излучения лазера, интегрально-оптических логических элементов (ИОЛЭ) и СБИС [4]. Относительно обычных логических элементов СБИС, ИОЛЭ позволят значительно повысить скорость вычислений и снизить энергопотребление ФИС [5–9]. На определенном этапе развития устройств ЭФЦВ конвергенция СБИС и ФИС может быть реализована путем многокристальных микросборок [10]. Оставив за границами краткого обзора вопросы создания межэлементных соединений в устройствах ЭФЦВ, сфокусируем внимание на основных конструктивно-технологических методах создания интегрально-оптических элементов, которые активно развиваются в настоящее время для создания перспективных ФИС.
ИОЛЭ на основе интегрально-оптических структур
На рис. 1 приведена схема ИОЛЭ, выполняющая логическую функцию «И», на интерферометрах Маха-Цендера (ИМЦ), сформированных на волноводах из Ti:LiNbO3 [11]. Электрооптические свойства Ti:LiNbO3 позволяют использовать его для реализации оптических переключений в волноводной структуре ИМЦ. Для реализации функции «И» используется каскадное включение интерферометров. Оптический сигнал подается на входной порт 2 (Optical Signal) ИМЦ1 (MZI1). Выходной порт 2 ИМЦ1 (MZI1) подключен к входному порту 1 ИМЦ2 (MZI2). На центральные электроды (управляющие электроды) обоих ИМЦ подаются потенциалы. Напряжения на электродах соответствуют управляющим сигналами X и Y на ИМЦ1 (MZI1) и ИМЦ2 (MZI2). Логическая «1» соответствует высокому потенциалу, а логический «0» – его отсутствию. На рис. 2 приведено распределение оптических полей и таблица истинности, описывающие работы ИОЛЭ.
Представленные на рис. 2 распределения оптических полей для различных комбинаций управляющих сигналов X и Y показывают, что оптическая мощность присутствует на выходном порте 2 только при X = Y = 1. В других случаях выходной сигнал равен нулю. Таким образом, выходной порт 2 (Port 3) ИМЦ2 (MZI2) в ИОЛЭ выполняет функцию логического «И» для различных комбинаций управляющих входов.
В работе [12] представлена конструкция сверхмалого многомодового интерферометра, реализованного на кремниевой интегрально-оптической структуре (вентиль Ψ), имеющей малые потери и высокую скорость выполнения логических операций. С использованием такого вентиля можно реализовывать булевы логические операции на длине волны 1 535–1 565 нм со сверхмалой задержкой ~30 фс и высокой скоростью передачи (до 20 Гбит / с). Вентиль состоит из простых сумматоров 3 × 1 (значение близкое к теоретическому пределу), имеющих 3 входа и 1 выход.
Конструкция Ψ-вентиля (рис. 3) состоит из одного Y-объединителя длиной 3 мкм с одним коническим волноводом для входного сигнала смещения. Ψ-вентиль изготовлен на подложке кремний-на-изоляторе (КНИ) с толщиной рабочего слоя кремния 220 нм. Структура получена методом электронно-лучевой литографии с последующим этапом плазмохимического травления.
ИОЛЭ на микрорезонаторах
На рис. 4 приведен ИОЛЭ, реализующий логическую функцию «И / И-НЕ», состоящий из двух микрокольцевых резонаторов (МКР) с параллельными подводящими волноводами. Устройство изготовлено на подложке КНИ [13]. Радиус МКР составляет 10 мкм. Зазор между МКР и волноводом 325 нм. Для модулирования сигнала вокруг МКР сформированы PIN-диоды, поверх которых изготовлены титановые нагреватели. ИОЛЭ «И / И-НЕ», имеет четыре порта Input, Through, Drop и Add. Высокий и низкий уровень электрических импульсов (EPS), подаваемых на МКР, соответствуют логическим «1» и «0». Порты Drop (Y2) и Through (Y1) являются логическими выходами. Логической «1» соответствует высокая оптическая мощность, а логическому «0» – низкая оптическая мощность.
МКР находится в режиме резонанса на длине волны λw при EPS и в нерезонансном режиме на λw, при подаче EPS. При EPS = «0» (X = 0, Y = 0) оба МКР находятся в резонансе на λw, при этом излучение направляется на порт Drop (Y2) (Y2 = 1, Y1 = 0). При EPS = «1» на одном из МКР (X = 0, Y = 1 или X = 1, Y = 0) излучение также направляется на порт Drop (Y2) (Y2 = 1, Y1 = 0). При EPS = «1» на двух МКР (X = 1, Y = 1) излучение направляется на порт Through (Y1) (Y2 = 0, Y1 = 1). Таким образом, представленный ИОЛЭ может одновременно выполнять две функции «И / И-НЕ». Таблица истинности ИОЛЭ показана на рис. 4с.
ИОЛЭ на фотонных кристаллах (ФК)
Сильная локализация излучения в фотонных кристаллах (ФК) обусловлена наличием фотонной запрещенной зоны в таких структурах, что позволяет использовать их для создания оптических линий, микрорезонаторов, переключателей и других сверхбыстродействующих оптических систем с микронными размерами и минимальным оптическим затуханием. Основными элементами ИОЛЭ на ФК, как и для ИОЛЭ на планарных волноводных структурах, являются интерферометры или микрорезонаторы [14].
На основе фотонно-кристаллических кольцевых резонаторов (ФККР) реализовано большое количество конструкций ИОЛЭ. В работе [15] представлена конструкция ИОЛЭ на ФККР (рис. 5), состоящий из массива кремниевых столбиков (nSi~3,4), сформированных на слое с низким показателем преломления (SiNx, SiOx, полимеры). Для формирования ФК-волноводов (L1, L2, L3) часть столбиков удаляется. Радиус столбиков R = 0,21a, где a = 630 нм – постоянная решетки ФККР. Структура ФККР обеспечивает резонанс на длине волны 1 550 нм. Для исключения обратного рассеяния в углах всех ФККР и волновода L2 формируются дополнительные столбики, смещенные в сторону угла на 0,707a.
Представленный на рис. 5 ИОЛЭ реализует логическую функцию «НЕ». Структура ФККР образована тремя волноводами (L1, L2, L3), четырьмя портами (A, B, C, D) и управляющим портом (S). Оптическая структура возбуждается через входной порт A оптическим сигналом смещения на длине волны λ = 1550 нм. В зависимости от управляющего сигнала, поступающего в порт S, сигнал смещения направляется в один из выходных портов (B, C, D) (рис. 5). Переключения сигнала осуществляются за счет повышения интенсивности излучения в кольце, приводящего к изменению эффективного показателя преломления из-за нелинейного эффекта Керра. Когда сигнал управляющего порта S = 0 (0 мВт), входной оптический сигнал из порта А через кольцо перетекает в порт C. При S = 1 (100 мВт) интенсивность поля в кольце увеличивается, что препятствует перетеканию входного сигнала из порта А в кольцо, направляя его в выходной порт В.
Заключение
Для реализации ФИС наиболее перспективными ИОЛЭ являются элементы на интегрально-оптических структурах и двумерных ФК. Однако эффективная реализация ИОЛЭ на ФК заключается в формировании малоразмерных (топологические размеры элементов порядка 100 нм) структур (столбиков / отверстий) с высоким аспектным соотношением. ИОЛЭ, реализованные на базе ФК, могут стать альтернативой традиционным СБИС для проведения высокоэффективных вычислений, а ИОЛЭ, реализованные на базе интегрально-оптических структур, могут стать альтернативой быстродействующим схемам малой интеграции. Дальнейшие разработки конструктивно-технологических методов создания ИОЛЭ на базе результатов проведенных исследований станут залогом успешного создания ФИС и устройств ЭФЦВ.
БЛАГОДАРНОСТИ
Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках государственного задания на 2022 год (проект № FNRM‑2022-0007) «Теоретические и экспериментальные исследования основных закономерностей функционирования интегральных оптических логических элементов, сформированных с использованием отечественной производственной базы и конструктивно-технологических методов разработки кремниевых микросхем».
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
А.В. Якухина, научный сотрудник НПК «Технологический центр», A. Yakuhina@tcen.ru, Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0002-0729-9653
В. В. Платонов, к. т. н. старший научный сотрудник НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0001-9350-5013
Д. В. Горелов, начальник НИЛ ОИМС НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0002-0887-9406
В. В. Амеличев, к. т. н., начальник отдела МСТ НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0002-4204-2626
В. В. Светухин, д. ф.‑ м. н., профессор, директор НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0003-0831-9254
ВКЛАД АВТОРОВ
Статья подготовлена на основе работы всех членов авторского коллектива: А. В. Якухина – поиск и перевод иностранных источников, анализ собранных данных, обработка и обсуждение результатов; В. В. Платонов – поиск и перевод иностранных источников, анализ собранных данных; Д. В. Горелов – организация работы, поиск и перевод иностранных источников, анализ собранных данных, обработка и обсуждение результатов; В. В. Амеличев – организация работы, обсуждение результатов; В. В. Светухин – организация работы, обсуждение результатов.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Все авторы приняли участие в написании рукописи в части вклада каждого из них в работу и согласны с полным текстом рукописи
REFERENCES
Chen R. T. et al. Fully embedded board-level guided-wave optoelectronic interconnects. Proceedings of the IEEE. 2000; 88(6): 780–793. DOI: 10.1109/5.867692.
Zhang L. et al. Demonstration of directed XOR/XNOR logic gates using two cascaded microring resonators. Optics letters. 2010; 35(10):1620–1622. DOI: 10.1364/OL.35.001620.
Tian Y. et al. Proof of concept of directed OR/NOR and AND/NAND logic circuit consisting of two parallel microring resonators. Optics letters. 2011; 36(9):1650–1652. DOI:10.1364/OL.36.001650.
Stepanenko S. A. Photonic Computer. Element Base. Photonics Russia. 2020; 14(8): 696–707. DOI: 10.22184/1993–7296.FRos.2020.14.8.696.707.
Ying Z. et al. Sequential logic and pipelining in chip-based electronic-photonic digital computing. IEEE Photonics Journal. 2020;12(6):1–11. DOI: 10.1109/JPHOT.2020. 3031641.
Ying Z., Feng C., Zhao Z., Dhar S., Dalir H., Gu J., Soref R., Pan D. Z., Chen R. T. Electronic-photonic arithmetic logic unit for high-speed computing. Nat. Commun. 2020;11(1): 2154–2159. DOI:1038/s41467–020–160527–3.
Ying Z., Wang Z., Zhao Z., Dhar S., Pan D. Z., Soref R., Chen R. T. Silicon microdisk-based full adders for optical computing. Opt. Lett. 2018; 43(5): 983–986. DOI: 10.1364/OL.43.000983.
Shen Y., Harris N. C., Skirlo S., Englund D., Soljačić M. Deep learning with coherent nanophotonic circuits. Nat. Photonics. 2017; 11(7): 441–446. DOI: 10.1038/NPHOTON.2017.93.
Vandoorne K., Mechet P., T. Van Vaerenbergh, Fiers M. et al. Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip. Nat. Commun. 2014; 5(1): 3541–3546. DOI: 10.1038/ncomms4541.
Atabaki A. H. et al. Integrating photonics with silicon nanoelectronics for the next generation of systems on a chip. Nature. 2018; 556(7701): 349–354. DOI:10.1038/s41586-018-0028‑z.
Kaur S. et al. Performance comparison of all-optical logic gates using electro-optic effect in MZI-based waveguide switch at 1.46 µm. Journal of Optical Communications. 2020. DOI:10.1515/joc‑2020-0125.
Kita S., Nozaki K., Takata K., Shinya A., Notomi M. Ultralow Latency Optical Logic Operations with an Ultrasmall Silicon Wire Ψ Gate. NTT Technical Review. Oct. 2020;18(10).
Tian Y., Zhang L., Yang L. Electro-optic directed AND/NAND logic circuit based on two parallel microring resonators. Optics Express. 2012; 20(15): 16794–16800. DOI: 10.1364/OE.20.016794.
Jot Singh, Divya Dhawan, Neena Gupta. All-optical photonic crystal logic gates for optical computing: an extensive review. Optical Engineering. 2020; 59(11):110901. DOI: 10.1117/1.OE.59.11.110901
Tamer A. Moniem. All-optical XNOR gate based on 2D photonic-crystal ring resonators. Quantum Electronics. 2017;47(2):169–172. DOI:10.1070/QEL16279.
А. В. Якухина, В. В. Платонов, Д. В. Горелов, В. В. Амеличев, В. В. Светухин
ФГБНУ «Научно-производственный комплекс «Технологический центр», г. Зеленоград, Москва, Россия
Представлены основные конструктивно-технологические методы создания интегрально-оптических элементов. Показано, что современные базовые оптические логические элементы («И», «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ») могут быть реализованы двумя основными методами: на интегрально-оптических структурах, содержащих в своем составе интерферометры Маха-Цендера и микрорезонаторы, и на двумерных фотонных кристаллах. Перечислены основные преимущества и конструктивно-технологические особенности каждого из методов создания интегрально-оптических логических элементов (ИОЛЭ) для создания перспективных фотонных интегральных схем (ФИС).
Ключевые слова: оптические логические элементы, фотонный кристалл, интегральная оптика, фотонная интегральная схема
Статья получена: 08.11.2022
Статья принята: 29.11.2022
Введение
Развитие конструктивно-технологических методов создания элементной базы фотонных интегральных схем (ФИС) позволило получить ряд основных преимуществ перед СБИС по скорости передачи информационных сигналов, рассеиваемой мощности и устойчивости к внешним воздействующим факторам [1–3]. Решающая роль в этом принадлежит современным методам создания базовых оптических логических элементов («И», «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ»), которые могут быть реализованы двумя основными методами: на интегрально-оптических структурах, содержащих в своем составе интерферометры Маха-Цендера и микрорезонаторы, и на двумерных фотонных кристаллах. Благодаря достижениям в области интегральных оптических волноводов и волноводных структур стал возможен переход к реализации высокоэффективных электронно-фотонных цифровых вычислений (ЭФЦВ) с использованием излучения лазера, интегрально-оптических логических элементов (ИОЛЭ) и СБИС [4]. Относительно обычных логических элементов СБИС, ИОЛЭ позволят значительно повысить скорость вычислений и снизить энергопотребление ФИС [5–9]. На определенном этапе развития устройств ЭФЦВ конвергенция СБИС и ФИС может быть реализована путем многокристальных микросборок [10]. Оставив за границами краткого обзора вопросы создания межэлементных соединений в устройствах ЭФЦВ, сфокусируем внимание на основных конструктивно-технологических методах создания интегрально-оптических элементов, которые активно развиваются в настоящее время для создания перспективных ФИС.
ИОЛЭ на основе интегрально-оптических структур
На рис. 1 приведена схема ИОЛЭ, выполняющая логическую функцию «И», на интерферометрах Маха-Цендера (ИМЦ), сформированных на волноводах из Ti:LiNbO3 [11]. Электрооптические свойства Ti:LiNbO3 позволяют использовать его для реализации оптических переключений в волноводной структуре ИМЦ. Для реализации функции «И» используется каскадное включение интерферометров. Оптический сигнал подается на входной порт 2 (Optical Signal) ИМЦ1 (MZI1). Выходной порт 2 ИМЦ1 (MZI1) подключен к входному порту 1 ИМЦ2 (MZI2). На центральные электроды (управляющие электроды) обоих ИМЦ подаются потенциалы. Напряжения на электродах соответствуют управляющим сигналами X и Y на ИМЦ1 (MZI1) и ИМЦ2 (MZI2). Логическая «1» соответствует высокому потенциалу, а логический «0» – его отсутствию. На рис. 2 приведено распределение оптических полей и таблица истинности, описывающие работы ИОЛЭ.
Представленные на рис. 2 распределения оптических полей для различных комбинаций управляющих сигналов X и Y показывают, что оптическая мощность присутствует на выходном порте 2 только при X = Y = 1. В других случаях выходной сигнал равен нулю. Таким образом, выходной порт 2 (Port 3) ИМЦ2 (MZI2) в ИОЛЭ выполняет функцию логического «И» для различных комбинаций управляющих входов.
В работе [12] представлена конструкция сверхмалого многомодового интерферометра, реализованного на кремниевой интегрально-оптической структуре (вентиль Ψ), имеющей малые потери и высокую скорость выполнения логических операций. С использованием такого вентиля можно реализовывать булевы логические операции на длине волны 1 535–1 565 нм со сверхмалой задержкой ~30 фс и высокой скоростью передачи (до 20 Гбит / с). Вентиль состоит из простых сумматоров 3 × 1 (значение близкое к теоретическому пределу), имеющих 3 входа и 1 выход.
Конструкция Ψ-вентиля (рис. 3) состоит из одного Y-объединителя длиной 3 мкм с одним коническим волноводом для входного сигнала смещения. Ψ-вентиль изготовлен на подложке кремний-на-изоляторе (КНИ) с толщиной рабочего слоя кремния 220 нм. Структура получена методом электронно-лучевой литографии с последующим этапом плазмохимического травления.
ИОЛЭ на микрорезонаторах
На рис. 4 приведен ИОЛЭ, реализующий логическую функцию «И / И-НЕ», состоящий из двух микрокольцевых резонаторов (МКР) с параллельными подводящими волноводами. Устройство изготовлено на подложке КНИ [13]. Радиус МКР составляет 10 мкм. Зазор между МКР и волноводом 325 нм. Для модулирования сигнала вокруг МКР сформированы PIN-диоды, поверх которых изготовлены титановые нагреватели. ИОЛЭ «И / И-НЕ», имеет четыре порта Input, Through, Drop и Add. Высокий и низкий уровень электрических импульсов (EPS), подаваемых на МКР, соответствуют логическим «1» и «0». Порты Drop (Y2) и Through (Y1) являются логическими выходами. Логической «1» соответствует высокая оптическая мощность, а логическому «0» – низкая оптическая мощность.
МКР находится в режиме резонанса на длине волны λw при EPS и в нерезонансном режиме на λw, при подаче EPS. При EPS = «0» (X = 0, Y = 0) оба МКР находятся в резонансе на λw, при этом излучение направляется на порт Drop (Y2) (Y2 = 1, Y1 = 0). При EPS = «1» на одном из МКР (X = 0, Y = 1 или X = 1, Y = 0) излучение также направляется на порт Drop (Y2) (Y2 = 1, Y1 = 0). При EPS = «1» на двух МКР (X = 1, Y = 1) излучение направляется на порт Through (Y1) (Y2 = 0, Y1 = 1). Таким образом, представленный ИОЛЭ может одновременно выполнять две функции «И / И-НЕ». Таблица истинности ИОЛЭ показана на рис. 4с.
ИОЛЭ на фотонных кристаллах (ФК)
Сильная локализация излучения в фотонных кристаллах (ФК) обусловлена наличием фотонной запрещенной зоны в таких структурах, что позволяет использовать их для создания оптических линий, микрорезонаторов, переключателей и других сверхбыстродействующих оптических систем с микронными размерами и минимальным оптическим затуханием. Основными элементами ИОЛЭ на ФК, как и для ИОЛЭ на планарных волноводных структурах, являются интерферометры или микрорезонаторы [14].
На основе фотонно-кристаллических кольцевых резонаторов (ФККР) реализовано большое количество конструкций ИОЛЭ. В работе [15] представлена конструкция ИОЛЭ на ФККР (рис. 5), состоящий из массива кремниевых столбиков (nSi~3,4), сформированных на слое с низким показателем преломления (SiNx, SiOx, полимеры). Для формирования ФК-волноводов (L1, L2, L3) часть столбиков удаляется. Радиус столбиков R = 0,21a, где a = 630 нм – постоянная решетки ФККР. Структура ФККР обеспечивает резонанс на длине волны 1 550 нм. Для исключения обратного рассеяния в углах всех ФККР и волновода L2 формируются дополнительные столбики, смещенные в сторону угла на 0,707a.
Представленный на рис. 5 ИОЛЭ реализует логическую функцию «НЕ». Структура ФККР образована тремя волноводами (L1, L2, L3), четырьмя портами (A, B, C, D) и управляющим портом (S). Оптическая структура возбуждается через входной порт A оптическим сигналом смещения на длине волны λ = 1550 нм. В зависимости от управляющего сигнала, поступающего в порт S, сигнал смещения направляется в один из выходных портов (B, C, D) (рис. 5). Переключения сигнала осуществляются за счет повышения интенсивности излучения в кольце, приводящего к изменению эффективного показателя преломления из-за нелинейного эффекта Керра. Когда сигнал управляющего порта S = 0 (0 мВт), входной оптический сигнал из порта А через кольцо перетекает в порт C. При S = 1 (100 мВт) интенсивность поля в кольце увеличивается, что препятствует перетеканию входного сигнала из порта А в кольцо, направляя его в выходной порт В.
Заключение
Для реализации ФИС наиболее перспективными ИОЛЭ являются элементы на интегрально-оптических структурах и двумерных ФК. Однако эффективная реализация ИОЛЭ на ФК заключается в формировании малоразмерных (топологические размеры элементов порядка 100 нм) структур (столбиков / отверстий) с высоким аспектным соотношением. ИОЛЭ, реализованные на базе ФК, могут стать альтернативой традиционным СБИС для проведения высокоэффективных вычислений, а ИОЛЭ, реализованные на базе интегрально-оптических структур, могут стать альтернативой быстродействующим схемам малой интеграции. Дальнейшие разработки конструктивно-технологических методов создания ИОЛЭ на базе результатов проведенных исследований станут залогом успешного создания ФИС и устройств ЭФЦВ.
БЛАГОДАРНОСТИ
Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках государственного задания на 2022 год (проект № FNRM‑2022-0007) «Теоретические и экспериментальные исследования основных закономерностей функционирования интегральных оптических логических элементов, сформированных с использованием отечественной производственной базы и конструктивно-технологических методов разработки кремниевых микросхем».
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
А.В. Якухина, научный сотрудник НПК «Технологический центр», A. Yakuhina@tcen.ru, Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0002-0729-9653
В. В. Платонов, к. т. н. старший научный сотрудник НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0001-9350-5013
Д. В. Горелов, начальник НИЛ ОИМС НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0002-0887-9406
В. В. Амеличев, к. т. н., начальник отдела МСТ НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0002-4204-2626
В. В. Светухин, д. ф.‑ м. н., профессор, директор НПК «Технологический центр», Москва, Зеленоград, Россия.
ORCID: 0000-0003-0831-9254
ВКЛАД АВТОРОВ
Статья подготовлена на основе работы всех членов авторского коллектива: А. В. Якухина – поиск и перевод иностранных источников, анализ собранных данных, обработка и обсуждение результатов; В. В. Платонов – поиск и перевод иностранных источников, анализ собранных данных; Д. В. Горелов – организация работы, поиск и перевод иностранных источников, анализ собранных данных, обработка и обсуждение результатов; В. В. Амеличев – организация работы, обсуждение результатов; В. В. Светухин – организация работы, обсуждение результатов.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Все авторы приняли участие в написании рукописи в части вклада каждого из них в работу и согласны с полным текстом рукописи
REFERENCES
Chen R. T. et al. Fully embedded board-level guided-wave optoelectronic interconnects. Proceedings of the IEEE. 2000; 88(6): 780–793. DOI: 10.1109/5.867692.
Zhang L. et al. Demonstration of directed XOR/XNOR logic gates using two cascaded microring resonators. Optics letters. 2010; 35(10):1620–1622. DOI: 10.1364/OL.35.001620.
Tian Y. et al. Proof of concept of directed OR/NOR and AND/NAND logic circuit consisting of two parallel microring resonators. Optics letters. 2011; 36(9):1650–1652. DOI:10.1364/OL.36.001650.
Stepanenko S. A. Photonic Computer. Element Base. Photonics Russia. 2020; 14(8): 696–707. DOI: 10.22184/1993–7296.FRos.2020.14.8.696.707.
Ying Z. et al. Sequential logic and pipelining in chip-based electronic-photonic digital computing. IEEE Photonics Journal. 2020;12(6):1–11. DOI: 10.1109/JPHOT.2020. 3031641.
Ying Z., Feng C., Zhao Z., Dhar S., Dalir H., Gu J., Soref R., Pan D. Z., Chen R. T. Electronic-photonic arithmetic logic unit for high-speed computing. Nat. Commun. 2020;11(1): 2154–2159. DOI:1038/s41467–020–160527–3.
Ying Z., Wang Z., Zhao Z., Dhar S., Pan D. Z., Soref R., Chen R. T. Silicon microdisk-based full adders for optical computing. Opt. Lett. 2018; 43(5): 983–986. DOI: 10.1364/OL.43.000983.
Shen Y., Harris N. C., Skirlo S., Englund D., Soljačić M. Deep learning with coherent nanophotonic circuits. Nat. Photonics. 2017; 11(7): 441–446. DOI: 10.1038/NPHOTON.2017.93.
Vandoorne K., Mechet P., T. Van Vaerenbergh, Fiers M. et al. Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip. Nat. Commun. 2014; 5(1): 3541–3546. DOI: 10.1038/ncomms4541.
Atabaki A. H. et al. Integrating photonics with silicon nanoelectronics for the next generation of systems on a chip. Nature. 2018; 556(7701): 349–354. DOI:10.1038/s41586-018-0028‑z.
Kaur S. et al. Performance comparison of all-optical logic gates using electro-optic effect in MZI-based waveguide switch at 1.46 µm. Journal of Optical Communications. 2020. DOI:10.1515/joc‑2020-0125.
Kita S., Nozaki K., Takata K., Shinya A., Notomi M. Ultralow Latency Optical Logic Operations with an Ultrasmall Silicon Wire Ψ Gate. NTT Technical Review. Oct. 2020;18(10).
Tian Y., Zhang L., Yang L. Electro-optic directed AND/NAND logic circuit based on two parallel microring resonators. Optics Express. 2012; 20(15): 16794–16800. DOI: 10.1364/OE.20.016794.
Jot Singh, Divya Dhawan, Neena Gupta. All-optical photonic crystal logic gates for optical computing: an extensive review. Optical Engineering. 2020; 59(11):110901. DOI: 10.1117/1.OE.59.11.110901
Tamer A. Moniem. All-optical XNOR gate based on 2D photonic-crystal ring resonators. Quantum Electronics. 2017;47(2):169–172. DOI:10.1070/QEL16279.
Отзывы читателей
