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高速メモリ動作の実証

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第6章 ハイメサ導波路構造アクティブ MMI 光 RAM メモリ素子の動作

6.3 試作素子の動作実証結果

6.3.4 高速メモリ動作の実証

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り、素子は発振し、メモリONとなる。この状態で、1次モード関連の発振波長

1554nm の光が入射すると、モード間の相互利得抑制効果により、0 次モード関

連発振波長が抑制され発振しなくなるが、1次カットオフ幅の不十分設計により、

1 次モードの発振もなくなり、結果としてメモリ OFF となる。これより、ハイ メサ構造のアクティブMMI横モード双安定レーザーの光によるON-OFF動作が 確認でき、1bitメモリとしての動作が実証された。素子のON-OFF動作に必要な スイッチングパワーはそれぞれ、非常に低い-21dBmと-24dBmであり、ON-OFF 比は16dBであることが確認できた。

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Circulator

TLD: 可変波長光源;MOD: マッハツェンダー変調器;EDFA: 光アンプ;

ATT: 光減衰器;BPG: ビットパタンジェネレータ;DSO: デジタルオシ

ロスコープ;AWG: アレイ導波路回折格子;ODL: ファイバー遅延線

図6.10 高速メモリ動作実証実験装置図。1549nmと1554nmのセットパ

ルスとリセット光パルス信号は、先球ファイバーを用いて素子 に入射させ、メモリ動作を実証する。

TLD1 TLD2

MOD AWG

EDFA

ATT

ATT ODL

BPG DSO

Data

Set Reset 1549nm

1554nm

Trigger

EDFA

メモリ素子 Current Source

Coupler (50:50)

Circulator 信号は、デジタルオシロスコープ(DSO)より読み取る。

メモリ素子は入射したセットリセット光パルス信号により、ON-OFF動作を繰 り返し、最短25psの光高速信号によりメモリ動作を実現した。図6.11にその実 証結果を示す。セットパルスとリセットパルス間は1.6nsの遅延を設定した。素 子は、セット光パルス信号によって ON 動作を、リセット光パルス信号によっ てOFF動作を行い、40Gbps の高速光信号パルスによるメモリ動作を実現した。

メモリONとOFFに必要なスイッチングエネルギーは、極めて低い7.1 fJと3.4 fJ であることが確認できた。その上で、世界トップレベルの立ち上がり時間121ps

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と立下り時間25psが確認できた。素子がONになる時間がOFFになる時間より 遅いのは、素子の ON 動作は、光入射に伴い双安定レーザーに注入されていた キャリアが発光に寄与し、レーザー発振開始に至る過程が含まれるためと考え られる。素子の小型化あるいは素子の端面にコーティングをすることで、素子 の立ち上がり時間を速くすることができる。

今回実証された高速光パルス信号によるメモリ動作特性から、我々はアク ティブMMI横モード間双安定レーザーを用いた光RAMメモリ素子は将来の高 速パケット通信用のメモリ素子として活躍できると確信する。

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(a)

3.2 ns 25 ps

1.6 ns

Time [ps]

Time [ps]

(b)

0 150 300 450 600

(c) 121 ps

25 ps Device output [a.u.]Device output [a.u.]

Time [ns]

Device output [a.u.]

0 2 4 6 8 10 Set pulse [a.u.]Reset pulse [a.u.]

(a)

0 150 300 450 600

図 6.11 25psの高速光パルス信号によるメモリ動作実証結果。(a) セッ

トパルス、リセットパルス、素子の出力パルス。(b) 素子の立 ち上がり時間。 (c) 素子の立下り時間。

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