세계 최초의 통합 된 모든 비도체 초고속 실시간 바카라 게이트 스위치의 최초의 성공적인 실현

바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")Network Photonics Research Center[리서치 센터 이사 이시카와 히로시] 초고속 실시간 바카라 장치 연구팀 Akimoto Ryoichi 광선을 사용하여 빛을 사용하여 새로운 원칙을 사용하여 빛의 단계를 제어하는 초 고속 반도체의 주요 연구원모든 실시간 바카라 위상 변조원소는 인듐 인산 인 (INP) 기판에 배치됩니다모 놀리 식 축적8585_8660다중 분리(demux) 완료되었습니다 고화질 이미지를 동시에 전송하고 수신 할 수있는 초고속 실시간 바카라 트랜시버 장치에 적용될 것으로 예상됩니다

이 업적에 대한 자세한 내용은 미국 메릴랜드 주 볼티모어에서 개최됩니다레이저 및 전기 실시간 바카라에 관한 회의(CLEO2011)에서 5 월 3 일에 발표 될 예정입니다

요약 다이어그램 (상단) 기존 실시간 바카라 게이트 스위치 (왼쪽)와 모든 유전체 통합 기술을 사용하여 크기가 줄어든 모든 비도체 실시간 바카라 게이트 스위치 요소 (오른쪽) 사이의 크기 비교 　　(하단) 실시간 바카라 게이트 스위치 요소의 현미경 사진 및 160 GBIT/S 실시간 바카라 입력 신호에서 40 GBIT/S 실시간 바카라 신호를 디밀리플 플렉스하는 작동에 대한 설명

최근 인터넷이 확산되면서 정보 및 통신량이 급격히 증가했으며, 대용량과 고속 통신을 제공 할 수있는 실시간 바카라 네트워크의 구성이 긴급한 문제가되었습니다 현재까지 대용량 실시간 바카라 통신을 달성하기 위해 파장 당 전송 속도는 약 40 Gbit/s로 증가했으며 동시에파장 분할 멀티플렉싱(WDM)는 증가 할 파장 수를 증가시켰다 파장 당 투과 속도가 더욱 증가하면 더 적은 수의 파장으로 용량을 증가시킬 수 있으며, 이는 네트워크 장비의 전력 소비가 더 작아 질 것으로 예상됩니다 따라서 파장 당 전송 속도를 높이기 위해 현재 시간 축의 초고속 속도를 증가시키는 다중 값 기술 및 기술에 대한 연구가 수행되고 있습니다 타임 축에서 속도를 높이는 빛타임 디비전 다중화 방법(OTDM)를 사용하여 100 Gbit/s 이상의 초고속 통신에서, 일반 전자 회로 장치는 신호 처리 속도를 따라 잡을 수 없으므로 장치는 전자 회로가 처리 할 수있는 전송 속도를 줄여야하며 키는 실시간 바카라 신호를 제어하는 초고속 실시간 바카라 게이트 스위치를 실현하는 것입니다 초고속 실시간 바카라 게이트 스위치와 같은 기능이 반도체 장치에 통합되는 실용적이고 작고 초고속 실시간 바카라 트랜시버가 실현되면, 실시간으로 고분비 이미지와 같은 대용량 정보를 보내고받는 원격 의료, 화상 회의 등이 예상 될 수 있습니다

AIST는 Indium Gallium Arsenide/Aluminum Arsenide Antimony (Ingaas/Alassb) 반도체 재료를 사용하여 초대형 필름을 제공합니다Quantum wellintrasubband 전환(ISBT)를 사용하여 초고속 전체 실시간 바카라 게이트 스위치 장치를 개발해 왔습니다 2007 년에 국립 정보 통신 기술 연구소와 협력하여 모든 실시간 바카라 위상 변조 효과라는 ISBT와 관련된 현상을 발견하여 빛이 초고속으로 빛의 위상을 제어 할 수있게했습니다 이 모든 실시간 바카라 위상 변조 효과를 실시간 바카라 게이트 스위치에 사용하여 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직 (NEDO)에 의해 "차세대 고효율 네트워크 장치 기술 개발"(2007-2011)의 프로젝트에서 SHV (Super High-Definition) 신호를 전송하고받을 수있는 소형 실시간 바카라 트랜시버 장치를 개발하고 있습니다 무화과 1은 매우 높은 속도의 실시간 바카라 트랜시버가 방송 스테이션 빌딩 내에서 작동 될 때 개념적 다이어그램을 보여줍니다 지금까지 공간 실시간 바카라이 사용되었습니다Mach-Zehnder 간섭계

그러나이 실시간 바카라 게이트 스위치 모듈의 하우징은 약 10cm 정사각형에서 크며 내부 간섭 조건을 안정화시키기위한 복잡한 메커니즘이 필요합니다 또한, 4 개의 채널을 위해 다중화 된 40 개의 GBIT/S 신호가있는 160 GBIT/S 실시간 바카라 트랜시버에는 모듈에 4 개의 실시간 바카라 게이트 스위치가 필요하지만 이러한 조정은 매우 어렵습니다 이러한 문제를 해결하기 위해 실시간 바카라 게이트 스위치 장치를 컴팩트하고 통합 할 수 있도록 기술 개발을 수행했습니다

그림 1 초고속 실시간 바카라 트랜시버 사용 실시간 바카라 네트워크 개념 다이어그램

이번에는 실시간 바카라 도파관을 ISBT와 ISBT와 ISBT와 ISBT와 INP 기판의 간섭계와 ISBT와 INP 기판과 통합하여 모든 비도체 실시간 바카라 게이트 스위치 요소를 성공적으로 구축했습니다 (회로도, 그림 2) 요소 영역은 1x03 mm²이전에 개발 된 공간 실시간 바카라 시스템의 실시간 바카라 게이트 스위치 모듈의 간섭계 섹션의 면적 (10 cm²)와 비교하여 1/10,000 미만으로 작게 만들어졌습니다 또한, 다수의 실시간 바카라 게이트 스위치 요소를 포함하는 웨이퍼가 제공됩니다드라이 에칭 방법11911_11993

이번에 개발 된 모 놀리 식 통합 실시간 바카라 게이트 스위치 장치는 ISBT를 생산하지 않습니다TE 편광| 신호 표시등으로 사용되며 ISBT에 의해 제어 표시등에 흡수됩니다TM 편광사용됩니다 포트 1에서 입력 된 신호 표시등은 요소 내부의 분지 부분에서 두 부분으로 나뉩니다 제어 표시등의 ISBT 흡수로 인해 굴절률이 변경된 ARM 1의 도파관을 통해 위상을 변조하여 위상을 조절 한 신호 표시등 및 굴절률에서 변경되지 않은 ARM 2의 도파관을 통해 왕복 장치를 통과 한 신호 표시등이 서로 결합되어 서로 간섭합니다 실시간 바카라 회로는 디 턴티 픽스 신호 표시등이 포트 2로부터 출력되도록 설계되어 간섭 신호 광의 대상이 두 신호등의 위상차에 따라 변화하는 사실을 활용합니다 이를 통해 신호 표시등을 제어 표시등으로 전환 할 수 있습니다 ISBT에 의한 위상 변조는 여러 피코 초의 초고속 현상이기 때문에 초고속 스위칭 작동이 가능합니다 또한, 기존의 Manhatzender 유형 대신, 위상을 조절하는 도파관 섹션과 제어 조명의 도입이 위치에 매우 가깝게 만들 수 있습니다Michelson 유형 간섭계를 사용합니다

그림 2 모 놀리 식 통합 실시간 바카라 게이트 스위치 요소의 실시간 바카라 회로 구성

실시간 바카라 게이트 스위치는 간섭계를 사용하기 때문에 스위치의 성능을 향상시키기 위해 가능한 한 간섭의 명확성과 어둠의 차이를 증가시키는 것이 좋습니다 이를 위해서는 팔의 1과 2의 신호 광 강도를 가능한 한 동일하게 만들어야합니다 일반적으로, ARM 1의 도파관에 강한 제어 조명이 흡수 될 때, 열 발생은 ARM 1의 실시간 바카라 신호에서 광 손실이 발생하여 팔 사이의 광 강도의 균형을 파괴합니다 이를 피하기 위해, 마하-젠더 간섭계를 사용하는 가변 실시간 바카라 감쇠기를 ARM 2쪽에 추가하여 광 강도의 일정한 균형을 유지합니다

그림 3 : 실시간 바카라 게이트 요소 평가 (상단) 및 실시간 바카라 게이트 스위치 요소의 적외선 현미경 사진 평가 (아래)

이 요소의 실시간 바카라 게이트 스위치 작동이 평가되었습니다 무화과 3은 요소의 평가를 보여줍니다 그림의 설명 다이어그램에 도시 된 바와 같이 3 (위), 1560 nm의 TE 편광을 갖는 연속파등은 포트 1로부터 신호광으로서 인시되었고, 제어 광으로서, 1545 nm의 TM 편광의 실시간 바카라 펄스가 24 피코 초의 TM 편광, 반복 10 GHz 및 87 pj의 맥박 에너지가 포트 3에서 입사 하였다 4 (하단)는 포트 2에 대한 신호 전등 출력을 보여줍니다 도 4 (하단)은 포트 1으로 돌아 오는 신호등의 강도의 시간 변화를 보여준다 포트 3의 제어 펄스 입사와 동기화하면 포트 1에 대한 신호 전등 입력의 일부는 고속으로 포트 2로 전환되고 출력된다 제어 표시등이 들어 오지 않으면 신호 표시등이 포트 1로 돌아와서 실시간 바카라 게이트 스위치 작동을 볼 수 있음을 분명히합니다 또한, 이러한 실험 조건 하에서, 제어 라이트가 입사 될 때 신호등의 위상 변화는 최대 π 라디안 (파장의 절반에 해당)에 있으며, 신호 표시등의 100%가 포트 2로 전환된다는 것을 알 수있다 실시간 바카라 게이트 스위치 작동의 시간 폭이 포트 2에 대한 방해 속도의 시간 웨이브 포트로부터 평가 된 것으로 확인되면, 반응의 성능이 반복 된 것으로 확인되었다 실시간 바카라 송수신기가 충족되었습니다

그림 4 (상단) 실시간 바카라 게이트 스위치 작동의 설명 　　(하단) 실시간 바카라 게이트 스위치의 작동 특성 : 포트 1로 반환 된 신호 표시등의 시간 파형 및 포트 2로 전환 된 신호 표시등

그림 5는 160 GBIT/S OTDM 신호 (4 개의 채널에 대해 40 GBIT/s를 멀티 플렉스하는 신호)에서 1 채널에 대한 40 GBIT/S 신호를 추출하기위한 DEMUX 작업의 실험 결과를 보여줍니다 이 실시간 바카라 신호 처리 작업은 2 개의 채널에 의해 풀 스펙 SHV 신호를 다중화하여 얻은 OTDM 신호에서 하나의 채널을 추출하고 수신하는 데 필요한 작업에 해당합니다 160 GBIT/S 신호는 신호등으로 인시되었으며, 40GHz 반복 실시간 바카라 펄스 (Pulse Energy 29 PJ)는 대조군으로 인한 사건이었다 제어 조명의 입사 타이밍을 조정함으로써, 실시간 바카라 게이트가 열리는 타이밍은 신호 표시등의 특정 채널로 조정되며, 해당 채널의 신호 만 포트 2로 추출하고 출력 할 수 있습니다 출력 신호의 파형으로부터 0과 1을 충분히 구별 할 수 있으며, 고 물속의 실시간 바카라 게이트 스위치 작동이 실현 될 수 있습니다

그림 5 160 GBIT/S 실시간 바카라 분할 멀티플렉싱 입력 신호 (상단) 및 Demultiplexed 40 GBIT/S 신호 (하단)

앞으로 실시간 바카라 게이트 스위치의 통합을 늘리고 펄스 광원, 실시간 바카라 증폭기, 수신기 및 전자 회로를 통합하기위한 기술을 개발해야 할 것입니다 이러한 기본 기술을 개발하는 동안 궁극적 인 목표는 지연없이 고화질 이미지 160 GBIT/S 및 고속 실시간 바카라 신호를 전송하고 수신 할 수있는 초고속 실시간 바카라 트랜시버 장치를 실현하는 것입니다

◆ 모든 실시간 바카라 위상 변조

재료의 굴절률이 전기장 또는 강한 빛에 의해 변경되면, 재료 내에서 전파되는 빛의 위상을 변경할 수 있으며,이 현상을 위상 변조라고합니다 특히, 빛의 단계가 빛으로 변할 때,이를 모든 실시간 바카라 위상 변조라고합니다 이번에 장치가 개발되면, 강한 광도가 강한 TM 편광 제어 라이트가 광 도파관에 들어가면 동일한 광 도파관 내에서 전파되는 TE 편광의 신호 표시 단계가 변경 될 수 있습니다 위상 변조의 원리는 다음과 같습니다 intersubband 전이로 인해 실시간 바카라 도파관 내에서 제어 광이 흡수 될 때,베이스 서브 밴드의 전자는 여기 서브 밴드로 여기되고, 도파관의 굴절률이 변화합니다 대조군이 사라지면, 여기 전자는 몇 피코 초 안에서 기저 서브 밴드로 돌아갈 수있어 굴절률이 급격히 변화 할 수 있습니다 TE 편광 조명은 광 도파관에 흡수되지 않고 전파 될 수 있으며, 동시에 제어 광에 의해 야기 된 굴절률의 변화로 인해 위상 변화가 있으며 신호광으로 사용된다[참조로 돌아 가기]

◆ 모 놀리 식 축적

반도체 기판에서 다른 반도체 결정을 성장시키고이를 하나의 반도체 칩에서 광 도파관, 레이저, 실시간 바카라 증폭기, 실시간 바카라 변조기 등과 같은 광 기능을 통합하기 위해 처리합니다 대조적으로, 여러 칩을 결합하여 다른 실시간 바카라 함수를 통합하는 것을 하이브리드 통합이라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 시간 디비전 멀티플렉싱 방법, 멀티플렉싱

다중 신호가 다른 시간에 쌓여 많은 신호를 전달하는 방법 영어로타임 디비전 멀티플렉싱(TDM) 다른 시간에 다중 신호가 서로 겹치면 실시간 바카라 시간 분할 멀티플렉싱 (OTDM;실시간 바카라 시간 부서 멀티플렉싱) 또한, 다중화 된 신호는 원래 신호로 되돌아갑니다demultiplexing)[참조로 돌아 가기]

◆ 파장 분할 멀티플렉싱 방법

여러 파장 신호의 빛을 하나의 광섬유에 전달하여 전송 용량을 증가시키는 방법 파장 분할 다중화 방법파장 분할 멀티플렉싱(WDM)[참조로 돌아 가기]

◆ Quantum well

매우 얇은 반도체 필름에 전자를 갇히는 구조를 양자 우물이라고합니다 필름에 수직 인 방향으로 전자의 움직임은 양자화되어 전자가 광범위한 에너지를 갖습니다 이 기능을 활용함으로써, 전자는 효율적으로 사용될 수 있으며, 고성능 반도체 레이저와 적외선 수신 요소가 실현되었다[참조로 돌아 가기]

◆ intrasubband 전환

양자 우물의 전도 밴드 또는 원자가 대역에서 형성된 에너지 레벨을 서브 밴드라고합니다 동일한 밴드 (도체 또는 원자가 대역)에서 서브 밴드 사이의 빛으로 인한 전자의 전이를 Intersubband 전이라고합니다 정상적인 반도체 (전도성 대역 및 원자가 대역)의 밴드 사이의 전이와 비교하여, 전자는 반도체 (전도성 대역 및 밸런스 밴드) 사이의 전이보다 높은 속도로 상위 레벨 (서브 밴드)에서 하위 레벨 (서브 밴드)으로 돌아와 고속 작동을 가능하게한다 영어 이름은Intersubband Transition(ISBT)[참조로 돌아 가기]

◆ Mach-Zehnder 간섭계, Michaelson 간섭계

Mach-Zehnder 간섭계는 광 간섭을 일으키기위한 실시간 바카라 회로이며, 실시간 바카라 커플러 1을 사용하여 동일한 광원에서 빛을 두 개의 실시간 바카라 경로로 전환 한 다음 다른 실시간 바카라 커플러 2와 다시 결합하여 2 개의 실시간 바카라 경로 사이의 차이에 따라 다른 두 실시간 바카라 경로 사이의 차이에 따라 1과 2의 중간 경로 1과 2의 나오는 경로 1과 2를 중간합니다 커플러 2와 결합하여 빛이 어두워집니다 Michelson 간섭계에서 실시간 바카라 커플러를 사용하여 빛이 두 개의 실시간 바카라 경로로 분할 된 후, 각 광 경로의 빛은 미러 또는 유사한 것으로 반사 된 다음 실시간 바카라 커플러로 반환되어 빛의 간섭을 유발합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 드라이 에칭 방법

고도로 화학적으로 활성 상태에서 혈장 형성 원자 또는 분자를 사용하여 물질을 처리하는 방법[참조로 돌아 가기]

◆ TE 편광, TM 편광

빛에는 편광이라는 상태가 있습니다 여기서, 우리는 빛의 전기장에 양자의 표면에 평행 한 성분 만 포함하는 빛의 상태를 보여줄 것이다가로 전기) 편광, 빛의 자기장이 양자 우물 표면과 평행 한 성분, 즉 전기장이 주로 양자의 표면에 수직 인 성분을 갖는 빛의 상태 만있는 빛의 상태가로 자기)이를 편광이라고합니다 intersubband 전환은 TM 편광에 의한 빛에 대해서만 발생합니다[참조로 돌아 가기]