Исследование оптической и электрической бистабильности проливает свет на высокоскоростную передачу данных нового поколения

На этой неделе в Журнале прикладной физики от AIP Publishing группа исследователей из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн представила свои выводы относительно оптической и электрической бистабильности одиночного транзистора, работающего при комнатной температуре.До этой работы квантовые ямы были встроены рядом с коллектором в базу биполярного транзистора с гетеропереходом III-V, что привело к значительному сокращению срока службы устройства при радиационной спонтанной рекомбинации.

Ширина полосы модуляции лазерного тока связана со временем жизни рекомбинации электронно-дырочного излучения, временем жизни фотонов и плотностью фотонов резонатора.В методе, запатентованном двумя авторами статьи, который часто называют идеей Фенга и Холоняка, оптическое поглощение может быть дополнительно увеличено за счет интенсивности когерентных фотонов резонатора транзисторного лазера. Используя уникальное свойство внутрирезонаторной туннельной модуляции с помощью фотонов, исследователи смогли создать основу для прямой модуляции и переключения напряжения лазера на высоких гигагерцовых скоростях.Исследователи обнаружили, что электрическая и оптическая бистабильность транзисторного лазера регулируется током базы и напряжением коллектора.

Было обнаружено, что переключение тока происходит из-за смены режима работы базы транзистора между стимулированным и спонтанным процессом электронно-дырочной рекомбинации на базе квантовой ямы.По словам Милтона Фенга из исследовательской группы, это было сделано впервые.«Мы помещаем транзистор внутрь оптического резонатора, и оптический резонатор управляет плотностью фотонов в системе.

Итак, если я использую туннелирование для поглощения фотона, а затем квантовую яму для генерации фотона, то я в принципе могу подавать напряжение. — настройка и управление током, электрическое и оптическое переключение между когерентным и некогерентным состоянием света, а также между стимулированной и спонтанной рекомбинацией для тока », — сказал Фен.По сравнению с предыдущими исследованиями, которые содержали оптический гистерезис в резонаторах, содержащих нелинейные поглощающие и дисперсионные усиливающие среды, принципы работы как физические процессы и механизмы работы в электрооптической бистабильности транзисторных лазеров значительно отличаются. В этом случае разные пути переключения между состояниями оптической и электрической энергии приводят к различным пороговым значениям входного напряжения коллектора, что приводит к этой значительной разнице в методах и результатах."Из-за разницы в путях переключения между плотностями когерентных и некогерентных фотонов резонатора, реагирующих с модуляцией напряжения коллектора через туннелирование с помощью фотонов Фен-Холоняк внутри резонатора, приводящее к разнице напряжений коллектора при операциях переключения ВВЕРХ и ВНИЗ, бистабильность транзисторного лазера реализуема, управляема и пригодна к использованию », — сказал Фэн.

Исследователи полагают, что операции электрооптического гистерезиса и бистабильности в компактной форме транзисторного лазера могут быть использованы для высокоскоростных оптических логических вентилей и триггеров.«Я надеюсь, что новая область исследований будет расширена от электроники — от корпусов электроники, которые транспортируются в твердом состоянии — до электронно-оптической области и интегральной схемы, что станет большим прорывом для будущего поколения высокоскоростная передача данных », — сказал Фэн.


Портал обо всем