未来信息社会对信息的高度互连、高度共享和海量信息的处理,只有具备极高信息容量、极快响应速度和极大存储能力的全光器件才能胜任――全光逻辑信息处理器件及技术是实现这一切的基础。项目的主要研究内容是:研究全光逻辑信息处理单元器件(与门、非门及或门)用的InP基功能材料和器件,并探索利用InP基量子尺寸器件实现各种逻辑处理功能单元的集成及探索这些逻辑单元器件在未来全光分组网中的应用。
在未来超快光通信系统中,光逻辑门是实现全光信息处理的重要部件。本项目提出采用单片集成光电探测器(PD)和电吸收调制器(EAM)实现全光逻辑门的方案。在利用MOCVD选择外延生长高质量的PD-EAM功能集成材料的基础上,完成PD-EAM逻辑门的制作。芯片的3dB带宽达到~GHz;背对背传输实验结果表明, 器件具有动态光逻辑功能, 消耗功率小于10mW条件下可得大于7dB的动态消光比。为进一步优化器件,对EAM采用内台阶量子阱材料结构以减小驱动电压,加入单边大光腔材料结构以减小插入损耗;对PD,从传统的PIN材料结构优化为单行载流子(UTC)材料结构以同时提高响应速度和饱和输出功率,器件结构优化为带无源入光窗口的波导型结构进一步提高饱和输出功率和响应度,未镀膜前响应度达到0.63A/W。项目研究了EAM和半导体光放大器(SOA)的逻辑功能,以及在波长变化,格式变换,解复用的全光信息处理中的应用。