最近，惠普實(shí)驗(yàn)室研究人員的光子學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)技術(shù)突破表明，他們發(fā)明了一種新型的憶阻器激光器。這是一種激光，其波長(zhǎng)可以通過電子方式移動(dòng)，并且憶阻器是一種將內(nèi)存存儲(chǔ)為電阻值的設(shè)備。
施加電壓會(huì)改變電阻，即使關(guān)閉設(shè)備，該值也將保持不變。在IEEE國(guó)際電子設(shè)備會(huì)議上，研究人員提出，除了簡(jiǎn)化了處理器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓庾邮瞻l(fā)器外，新設(shè)備還可以形成一種超高效的大腦刺激光子電路組件。
不同顏色的光可以同時(shí)通過光纖和其他波導(dǎo)，因此可以調(diào)節(jié)波長(zhǎng)的光子收發(fā)器將在計(jì)算機(jī)和最終處理器之間建立更高的帶寬連接?？梢酝ㄟ^加熱器件或通過在器件結(jié)構(gòu)中累積特定類型的電荷來改變半導(dǎo)體激光器發(fā)射光的波長(zhǎng)。
但是，這兩種現(xiàn)象都需要能量。插圖：Hewlett Packard Labs通過將化合物半導(dǎo)體晶片粘合到硅晶片上而制成的混合硅MOS微環(huán)激光器。
界面上的氧化物是該器件具有憶阻器特性的一部分。另外，憶阻器是將存儲(chǔ)器存儲(chǔ)為電阻器的設(shè)備。
正確的電壓信號(hào)可以改變電阻，即使關(guān)閉電源，電阻也將保持不變。 HPE Labs的研究員Bassem Tossoun想知道他是否可以制造像憶阻器那樣存儲(chǔ)頻率的激光器。
事實(shí)證明，這不僅是可能的，而且HPE在不知不覺中構(gòu)建了這樣的設(shè)備。當(dāng)Tossoun開始探索時(shí)，他只是嘗試在他的同事和高級(jí)研究科學(xué)家DiLiang開發(fā)的兩種設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
這兩個(gè)設(shè)備稱為混合硅MOS微環(huán)調(diào)制器和混合硅MOS微環(huán)激光器。兩者都是多層結(jié)構(gòu)，并且基本上由同心環(huán)組成，這些同心環(huán)形成了半導(dǎo)體激光器，其中嵌入了基于氧化物的電容器。
通過控制電容器上的電壓，可以在電容器上積累不同數(shù)量的電荷。這改變了設(shè)備的光學(xué)模式指數(shù)，即，相光沿著波導(dǎo)傳播時(shí)經(jīng)歷了多少延遲，從而改變了發(fā)射光的波長(zhǎng)。
“如果我們施加足夠的電壓偏置，（微環(huán)設(shè)備）可以像存儲(chǔ)設(shè)備一樣進(jìn)行切換嗎？ Tossoun問，答案是肯定的，“事實(shí)上，我們一直在制造這些憶阻器，但是以前沒有。知道。
“需要更多的努力才能弄清楚它為什么起作用。憶阻器通常是兩個(gè)金屬電極，夾在一個(gè)小的絕緣體（例如氧化鈦）之間。
在其自然狀態(tài)下，通過絕緣子的電阻非常高。但是在足夠的電壓下，絕緣子中的氧原子將離子化并遷移到電極，留下導(dǎo)電細(xì)絲并降低電阻。
這是一個(gè)可逆的過程。當(dāng)然，開關(guān)電壓將驅(qū)動(dòng)離子回到其原始位置并消除傳導(dǎo)路徑。
當(dāng)激光器初始化為低電阻狀態(tài)時(shí)，熱轉(zhuǎn)移將其輸出轉(zhuǎn)換為整個(gè)波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)和仿真表明，當(dāng)該設(shè)備處于低電阻狀態(tài)時(shí)，它會(huì)加熱并擴(kuò)展（紅移）輸出光的波長(zhǎng)。
當(dāng)它處于高電阻狀態(tài)時(shí)，電荷載流子將聚集在氧化物周圍，從而縮短（藍(lán)移）器件的波長(zhǎng)。 （我們已經(jīng)知道，在關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)一步增加電壓會(huì)進(jìn)一步將微環(huán)激光器推向藍(lán)色，使波長(zhǎng)偏移為其他方法的十億分之一。
）在Tossoun使用的設(shè)備中，這種切換發(fā)生在約75納秒的時(shí)間，但僅在1納米左右的波長(zhǎng)下。 Tossoun表示，確定憶阻器激光將起什么作用還為時(shí)過早，正在研究他們以設(shè)計(jì)神經(jīng)形態(tài)光學(xué)電路。
“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，為了我們的美好前景，我們現(xiàn)在擁有構(gòu)建一個(gè)集成內(nèi)存，計(jì)算和高速光互連的系統(tǒng)的基石-這是我們第一次將所有這些同時(shí)集成在同一芯片上， ＆quot;梁說。結(jié)果，憶阻器激光組件開辟了一個(gè)新領(lǐng)域，將我們的能力從光學(xué)通信擴(kuò)展到光學(xué)和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等領(lǐng)域。