半导体所硅基集成光学导向逻辑器件研究取得系列进展

　　自2007年美国科学家Hardy和以色列科学家Shamir共同提出光学导向逻辑的概念以来，光学导向逻辑引起了人们的广泛关注, 目前已有美国海军实验室、莱斯大学、菲斯克大学、以色列理工学院等多家研究机构从事相关研究。

　　与传统光学逻辑不同，光学导向逻辑的实现依赖于光开关网络，每个开关单元相对独立，其状态改变不依赖于其他单元；而且，上一级单元的计算结果通过光速向下一级单元传递，信息传输的延时几乎可以忽略不计，由光学导向逻辑器件构成的回路可瞬间完成所有逻辑操作，因而计算速度大大加快。相对于传统光学逻辑器件，光学导向逻辑器件不需要利用光学非线性效应，因而不需要强光，易于实现器件的级联从而构成复杂的逻辑回路。光学导向逻辑器件因其本征的高速和低损耗特性，有望在雷达、声纳信号处理等对计算速度要求很高的领域获得应用。

　　中科院半导体研究所光电系统实验室的科研人员于2009年提出基于光学导向逻辑原理的异或/同或逻辑器件，并于2010年在国际上率先实现了器件的原理验证（Optics Letters, 35 (2010) 1620-1622)，Optics express, 19 (2010) 6524-6540）。随后，科研人员再接再厉，相继提出并实现了非、与/与非、或/或非光学导向逻辑（Optics Letters, 36 (2011) 1650-1652)、光学译码器 （Optics Letters, 36 (2011) 3314-3316）、光学编码器 （Optics Letters, Vol. 36, No. 19, 2011)的原理验证。上述系列工作是迄今为止有关光学导向逻辑的主要试验研究成果。

　　目前，科研人员正致力于提高器件速度以及器件功能集成研究。

图1、硅基集成光学导向逻辑器件实现或/或非、与/与非、同或/异或操作的动态波形图