Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
термической адресации, в частности, если рассматриваются только
модуляторы с малым числом шин, но большим числом ячеек на одну шину.
Кроме того, малое число нагревающих резисторов позволяет уменьшить
управляющие токи до миллиампер, что открывает возможность их
использования для управляющих цепей с очень высокой степенью интеграции.
Например, линейки элементов, показанные на рис. 1.19, управляются л-
канальными МОП-микросхемами с 64 выходными каналами на чип.
Степень качества и плоскостности магнитооптической гранатовой пленки не
представляет особых проблем. Слои граната изготовляются только с тремя-
четырьмя дефектами на квадратный сантиметр, и отклонение оптических и
магнитных параметров по площади 7,5 сантиметровой пленки составляет
только несколько процентов. Статистические отклонения по площади
матричного модулятора в основном происходят из-за тонкопленочной
технологии изготовления металлических шин, резистивных слоев или ионно-
имплантированных областей.
Проблемы "проколов" в масках и сложности травления являются очень
жесткими, если требуется изготовить модуляторы с высоким разрешением. В
настоящее время выход изготовления модуляторов с большим числом ячеек все
еще остается низким.
Размер ячеек обычно может изменяться от 10 до 100 мкм. Так как канавки
между ячейками не могут быть сделаны меньше 10 мкм, при толщинах пленок,
необходимых для достижения
Глава 1. Магнитооптические модуляторы света
51
хорошей эффективности, оптические маскирующие потери уменьшаются вместе с
размером ячейки, и относительно большая площадь модулятора оказывается
покрыта адресными линиями. Потребляемые пиковые мощности не уменьшаются
значительно с размером ячейки. То же самое справедливо и для времени
переключения. Метод термической адресации в любом числе требует более 25
мкс, и для "лайтмода" время переключения в субмикросекундной области
будет определяться в основном управляющей электроникой из-за
необходимости производить переключения высоких пиковых токов.
Автор весьма благодарен м-ру Вильяму Е. Россу (Лит-тон Дэйта Системе) за
предоставление рис. 1.2, 1.12, 1.20 и
1.22, а также профессорам В. Толксдорфу, С. П. Клейтесу, Дж. П. Крумме,
П. Хансену, В. Витгеру и К. П. Шмидту из Исследовательской лаборатории
компании Филипс, г. Гамбург, за предоставление информации и сведений по
термомагнитным модуляторам и свойствам гранатов.
Глава 2
ОПТИЧЕСКИЕ БИСТАБИЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Н. Пейгамбарян, Центр оптических исследований, Университет шт. Аризона,
Таксон, шт. Аризона Дж. Джуэлл, ATT Белл Лэборэториз, Холмдел, шт. Нью-
Джерси
2.1. Введение
Изобретение транзистора несколько десятилетий назад вызвало революцию в
вычислительной технике и технике связи. Вычислительные машины
дотранзисторной эпохи были громоздкими, неудобными и обладали низким
быстродействием. Вычислительные машины на транзисторах значительно
уменьшились в размерах, а их быстродействие увеличилось; появилась
возможность проводить обработку больших массивов цифровой информации.
Наряду с этим быстрое развитие технологии электронных вычислительных
машин начинает сдерживаться трудностями, возникающими при передаче данных
из одной части системы в другую. В отличие от этого оптические методы не
предполагают проблем при передаче информации. Вместе с тем уровень
развития технологии оптических цифровых устройств значительно отстает от
развития электроники. Тем не менее были разработаны оптические
бистабильные и логические устройства, аналогичные транзисторам [1]. Тр
анзис-тор - это устройство, в котором один поток электрических зарядов
управляет другим потоком электрических зарядов. Аналогично в оптическом
бистабильном устройстве один световой поток управляет другим световым
потоком. Бистабильное устройство^- это переключатель, который находится в
состоянии "включено", если устройство пропускает входящий свет, и
"выключено", если устройство блокирует свет. Бистабильные устройства
имеют размеры порядка нескольких мкм2. Они обладают быстродействием в
пикосекундной области и обеспечивают высокую степень параллельности при
выполнении операций. Ряд таких бистабильных устройств работает при
комнатной температуре и потребляет при этом мощность всего в несколько
милливатт.
В данной главе дается описание работы оптических бистабильных устройств и
логических вентилей. Подводятся итоги последних достижений, обсуждаются
три вида перспективных устройств, использующих GaAs. Дается сравнение
чисто оптических устройств с одной из гибридных систем, а именно с
Глава 2. Бистабильные устройства и логические элементы
53
устройством на собственном электрооптическом эффекте (СЭОУ) [2].
Обсуждаются предельные возможности этих устройств с точки зрения
потребляемой мощности, быстродействия, плотности упаковки и
статистических свойств света. Выделены такие существующие в настоящее
время проблемы управления передачей информации светом, как дифракция,
рассеяние, каскадирование, тепловыделение, а также их влияние на
