基于有源微环谐振器的高速光学比特存储的机理与器件研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61006045
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    黄庆忠
  • 依托单位：
    华中科技大学
  • 学科分类：
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

在光通信网、光互连和光计算等领域，光缓存是不可或缺的重要元件，作用是暂时地存储光信息，延缓信息被处理的时刻。本项目拟开展高速光学比特存储的研究，它基于SOI微环谐振器，能随机控制光存储时间，存取信息的速度快，是一种真正的光缓存，它还与CMOS工艺兼容，可以高度集成。拟将Ⅲ-Ⅴ族有源材料与SOI微环谐振器键合，利用崩浦光提供增益来补偿光信息的传输损耗，研究谐振腔中光场与光场、光场与有源介质的相互作用，探索硅基光学比特存储的物理机制。研究并利用硅中的双光子吸收和等离子色散效应，基于SOI微环谐振器，实现光学比特的高速读取。采用数值计算方法设计和优化器件，改善Ⅲ-Ⅴ族材料与SOI晶片的键合工艺、电子束光刻和等离子干法刻蚀技术等，进而研制出硅基的高速光学比特存储器，信息写入与读取时间均小于100皮秒。硅基高速光学比特存储器的成功研制，无疑将对我国的光互连和光计算事业起到巨大的推动作用。

结项摘要

本项目开展了片上光学存储的基础研究，考虑光学增益、非线性光学效应和微腔光反馈，建立了相关物理模型，并运用FMM和FDTD 等数值方法对器件进行了设计与分析，研究了级联有源微环中的双稳态和多稳态特性，可用于多个光学比特的存储。利用电子束光刻、等离子干法刻蚀等工艺，实现了适用于光学比特存储的多种基本元器件：具有小尺寸、低插入损耗、高隔离度的双带光学滤波器件，其隔离度超过20dB，有望实现单谐振腔中多个光学比特的存储；低功耗、高速电光可调的硅基微盘光开关，开关时间为2纳秒，利用它可获得高速的光学比特存储和释放功能；具有类电磁诱导透明效应的极紧凑的全集成双波导耦合微盘谐振器，微盘半径为3微米，透明谐振峰Q值达到4200。硅本身不是有源介质，通过消逝场耦合的III-V族材料可获得光学增益，我们摸索了基于纳米压印技术的BCB键合工艺，实现了InGaAsP与硅基纳米波导结构的极小间隙键合。本项目研究已取得了一些创新性结果，随着相关理论与工艺研究的继续深入，片上集成的高速光学比特存储是能够最终实现的。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
耦合有源微环的光学多稳态及其特性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    IEEE Journal of Quantum Electronics
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Qiang Zhang;Cui Qin;Kaisheng Chen
  • 通讯作者：
    Kaisheng Chen
基于载流子注入微盘的硅基12数字式电光开关的系统研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Applied Physics B: Lasers and Optics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Qingzhong Huang;Xinliang Zhang;Jinsong Xia
  • 通讯作者：
    Jinsong Xia
双波导耦合微盘谐振腔中的类电磁诱导透明效应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Qingzhong Huang;Zhan Shu;Ge Song
  • 通讯作者：
    Ge Song

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其他文献

SOI纳米线波导导光机理的物理分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
    物理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李运涛;徐学俊;黄庆忠;俞育德;余金中
  • 通讯作者：
    余金中
囚禁模式的硅元面三次谐波产生的增强
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Optics EXpress
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    袁帅;黄庆忠;夏金松;汪毅
  • 通讯作者：
    汪毅

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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