Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
времени задержки зондирующего сигнала. Из зависимости следует, что полное
время восстановления элемента около 150 пс.
зонатора CdS и охлаждении элемента до температуры жидкого гелия [11], т.
е. там, где удается получить обособленный пик поглощения. Такие процессы
также должны быть возможными при комнатной температуре в случае
использования переходов между состояниями в квантовых ямах в
квантоворазмерных структурах на GaAs [28]. Дальнейшая работа по улучшению
характеристик материалов и использованию новых методов может существенно
упростить задачу каскадирования резонаторов Фабри - Перо, работающих на
двух частотах, что в настоящее время представляет собой весьма сложную
задачу. ^
Важная особенность, отличающая ОЛЭФП от бистабильных устройств, состоит в
том, что они являются (используя обиходный термин из электротехники)
трехполюсниками, т. е. ОЛЭФП "изолирован" от выхода, поскольку любая
обратная связь не оказывает на него значительного влияния. Это свойство
может иметь достаточно большое значение в реальных системах, где
неизбежно присутствует определенное влияние обратной связи. Более того,
ОЛЭФП могут быть просто блокированы от света даже на длине волны входного
сигнала, если он почему-либо распространяется в устройстве в обратном
направлении, т. е. от выхода ко входу устройства, что позволяет снизить
требования, предъявляемые к величине входного сигнала. Схема, названная
"диод данных" (data-diode), имеет входное пропускающее зеркало только на
одной стороне, в то время как другое зеркало полностью отражает входной
сигнал. Таким образом, падающий по заданному направлению луч совершает
двойной проход через нелинейную среду, в то время как аналогичный сигнал,
поступающий в схему по какой-либо причине с противоположной стороны,
отражается, не попа- . дая во внутрь. Такое недавно опробованное
устройство при
Глава 2. Бистабильные устройства и логические элементы
67
правильной настройке продемонстрировало контраст 5:1, но потребовалось
удвоить энергию входного сигнала, чтобы получить хотя бы заметный отклик
при перевороте устройства другой стороной.
2.7. Устройства на собственном электрооптическом эффекте (СЭОУ)
Устройства на собственном электрооптическом эффекте [2J (СЭОУ) являются
еще одним видом бистабильных устройств, работа которых отличается от
нелинейных резонаторов Фабри- Перо в двух важных аспектах. Во-первых,
прохождение света в материале увеличивает коэффициент поглощения света
этого же материала на рабочей длине волны. Именно из-за возрастающего
поглощения света под действием света этот класс бистабильности обычно
называется оптической бистабильностью [29]. В этом процессе благодаря
эффекту поглощения света увеличивается удельный коэффициент поглощения
света, что приводит к возникновению положительной обратной связи, которая
переводит режим прохождения света из состояния с высоким пропусканием в
состояние с низким пропусканием, т. е. противоположно тому, как это
происходит в устройствах на основе резонатора Фабри - Перо. Указанные
устройства не требуют применения резонатора и не имеют ограничений
быстродействия, связанных с временем нарастания импульса в резонаторе. В
них используются особенности резонансного поведения коэффициента
поглощения, которые ограничивают ширину полосы частот (хотя и не жестко).
Второе отличие СЭОУ состоит в том, что удельный коэффициент поглощения
изменяется в соответствии с изменением приложенного электрического поля,
вызывающего- генерацию свободных носителей. Как было показано ранее,
квантоворазмерные структуры на основе GaAs--AlGaAs очень чувствительны к
электрическим полям, приложенным перпендикулярно к слоям, образующим
квантовые ямы. Сдвиг края поглощения, вызванный небольшими изменениями
электрического поля, в таких квантоворазмерных структурах называется
эффектом Штарка для носителей заряда, удерживаемых в квантовой яме
[30]. Такой эффект оказывает очень сильное воздействие, в результате
которого СЭОУ переключаются при мощности оптического излучения лишь 4
фДж/мкм2 по сравнению с достигнутыми до сих пор ~30 фДж/мкм2 (только для
входного сигнала) для ОЛЭФП. Однако дополнительно СЭОУ поглощают
электрическую мощность ~ 14 фДж/мкм2. (Кроме того, отметим, что
представляется маловероятным получить СЭОУ таких же малых размеров, как
устройства на резонаторах Фабри- Перо.) Таким образом, полная поглощаемая
энергия
5*
68
Часть /. Пространственные модуляторы светя
СЭОУ, по-видимому, является более высокой. Для того чтобы приложить
электрическое поле в поперечном направлении к квантоворазмерным
структурам, имеющим пренебрежимо низкие токи (в отсутствие свободных
носителей), используют схему с указанной на ней полярностью включения
элемента (рис. 2.11). На рис. 2.12 показаны характеристики СЭОУ, имеющего
диаметр 100 мкм и управляемого при комнатной температуре энергией света
~100 пДж [2J. Характеристики переключения в обоих направлениях не
