Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Optisk, elektrisk bistabilitetsstudie kaster lys på neste generasjons høyhastighets dataoverføring

Antistatisk skumplast (April 2019).

Anonim

I dag er elektriske bistabile enheter grunnlaget for digital elektronikk, som fungerer som byggeklosser av brytere, logiske porter og minner i datasystemer. Båndbredden til disse elektroniske datamaskiner er imidlertid begrenset av signalforsinkelsen til tidskonstanter som er viktige for elektronisk logikkoperasjon. I et forsøk på å redusere disse problemene har forskere vurdert utviklingen av en optisk digital datamaskin, og ett lag har gått så langt som å demonstrere den optiske og elektriske bistabiliteten for å bytte inn en enkelt transistor.

annonse


Denne uken, i Journal of Applied Physics, fra AIP Publishing, presenterer et forskningsgruppe fra University of Illinois i Urbana-Champaign sine funn om den optiske og elektriske bistabiliteten til en enkelt transistor som drives ved romtemperatur.

Før dette arbeidet ble kvantabrønner innlemmet i nærheten av kollektoren i bunnen av en bipolar transistor av III-V heterojunksjon, noe som resulterte i en kraftig redusert radiant spontan rekombinasjonslivstid for enheten. Lasermodulasjonsmodulasjonsbåndbredden er relatert til elektron-hullstrålingsrekombinasjonslivetidene, fotonens levetid og hulfotonets tetthet.

I en metode patentert av to av artikkelenes forfattere, ofte omtalt som Feng og Holonyaks idé, kan den optiske absorpsjonen bli ytterligere forsterket av transistorlaserens kavitets-sammenhengende fotonintensitet. Ved hjelp av den unike egenskapen til intra-cavity photon-assisted tunneling modulering, var forskerne i stand til å etablere grunnlag for direkte laserspenningsmodulasjon og bytte ved høye gigahertz-hastigheter.

Forskerne fant transistorlaserens elektriske og optiske bistabiliteter å være kontrollerbare ved basestrøm og kollektor spenning. Den nåværende bytte ble funnet å skyldes transistorbaseoperasjonsforskyvningen mellom stimulert og spontant elektronhull-rekombinationsprosess ved basekvantumbrønnen.

Ifølge Milton Feng, fra forskningsgruppen, var dette første gang dette ble gjort.

"Vi legger en transistor inne i et optisk hulrom, og det optiske hulrommet styrer fotondensiteten i systemet. Så, hvis jeg bruker tunneling for å absorbere fotonet, og deretter kvantebrønnen for å generere fotonet, så kan jeg i utgangspunktet spenne -Tune og nåværende kontroll elektrisk og optisk bytte mellom sammenhengende og usammenhengende tilstand for lyset, og mellom stimulert og spontan rekombinasjon for gjeldende, sier Feng.

Sammenlignet med tidligere undersøkelser, som inneholdt optisk hysterese i hulrom som inneholder ikke-lineære absorberende og dispersive forsterkningsmedia, er operasjonsprinsippene som fysiske prosesser og operasjonsmekanismer i transistor-laserelektro-optiske bistabiliteter betydelig forskjellig. I dette tilfellet resulterer forskjellige bryterbaner mellom optiske og elektriske energitilstander i forskjellige terskler for inngangssamler spenning, noe som resulterer i denne betydelige forskjellen i metode og resultater.

"På grunn av byttebaneforskjellene mellom koherente og usammenhengende hulromfotondensiteter som reagerer med kollektorspenningsmodulasjon via Feng-Holonyak intra-cavity fotonassistert tunneling som resulterer i kollektorspenningsforskjellen i bryter-opp- og nedkoblingsoperasjoner, kan transistorens laserbitabilitet er realiserbar, kontrollerbar og brukbar, "sa Feng.

Det er forskernes oppfatning at operasjonene av elektro-optisk hysterese og bistabilitet i den kompakte form av transistorlaseren kan benyttes for høyhastighets optisk logisk gate og flip-flop-applikasjoner.

"Jeg håper at det nye domenet for forskning vil bli utvidet fra elektronikk - fra organer i elektronikk som transporterer i fast tilstand - til elektronisk-optisk domene i en integrert krets, som skal være det store gjennombruddet for den fremtidige generasjonen av høyhastighets dataoverføring, "sa Feng.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av American Institute of Physics (AIP) . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. M. Feng, N. Holonyak, CY Wang. Romtemperaturoperasjon av elektro-optisk bistabilitet i kantenavgivende tunnel-kollektor-transistorlaseren . Journal of Applied Physics, 2017; 122 (10): 103102 DOI: 10, 1063 / 1, 4989521