微谐振腔中反向传播光态的光学存储与开关动力学

Kerr 非线性可作为许多数字光子电路的关键赋能因素，因为它提供了全光存储器与开关所需的双稳态。一种常用技术是利用 Kerr 频移控制谐振腔的谐振频率，并将其用作双稳、光可调滤波器。然而，该方法仅在窄功率与频率范围内有效，或需使用辅助激光。另一种方法是利用由自相位调制与交叉相位调制相互作用产生的反向传播光态之间的非对称双稳性，使光仅能单向进入环形谐振腔。逻辑高与低态可表示为光环行方向并存储其中，并通过调制输入功率来控制。在此我们研究此类器件的开关速度、工作激光频率与功率范围以及对比度。在我们的原理验证器件中，于 1 GHz 光频范围及跨越一个量级以上工作功率范围内实现了 2 Mbps 的比特率。我们还计算出集成光子电路可呈现 Gbps 量级的比特率，为在单一激光频率下工作且无需额外电功率的鲁棒简易全光存储器、开关、路由器和逻辑门的实现铺平了道路。