摘要:已经提出了片上微区谐振器(MRR)来构建时间延迟的储层计算(RC),该计算提供了有希望的配置,可用于具有高扩展性,高密度计算和易于制造的计算。但是,单个MRR不足以为具有多种内存要求的计算任务提供足够的内存。MRR通过光学反馈波导满足了巨大的记忆需求,但以其较大的足迹为代价。在结构中,超长的光学反馈波导实质上限制了可扩展的光子RC集成设计。在本文中,提出了一个时间删除的RC,该RC是通过利用基于硅的非线性MRR与一系列线性MRRS结合使用的。这些线性MRR具有高质量的因素,为整个系统提供了足够的存储能力。我们在具有多种内存要求的三个经典任务上进行定量分析和评估拟议的RC结构的性能,即Narma 10,Mackey-Glass和Santa Fe Chaiotial Chaotion Chaoticerseries的预测任务。在处理NARMA 10任务时,提出的系统具有超长的基于波导的系统,具有与MRR相当的性能,这需要大量的内存能力。尽管如此,与具有基于光反馈波导的系统的MRR中超长的反馈波导相比,这些线性MRR的总长度明显小于三个数量级。这种结构的紧凑性对光子RC的可伸缩性和无缝整合具有重要意义。
5G 滤波器。[1] 特别是,独立薄膜体声波谐振器 (FBAR) 已被广泛用作 5G 频段的首选滤波器技术。FBAR 滤波器由夹在电极之间的压电材料薄膜组成,其呈电容器形状,悬浮在腔体上方。最先进的 FBAR 滤波器的厚度需要减小以满足不断增加的电信通信频率的要求,因为谐振频率与厚度成反比。然而,缩小当前设备几何形状具有挑战性,这不仅是因为制造这种超薄悬浮异质结构的复杂性,还因为多晶陶瓷的压电性能 [2,3] 和击穿电压会降低。[4,5] 此外,实现具有足够高电导率和低质量的纳米厚度均匀电极变得越来越困难。在这里,我们研究了独立的结晶复合氧化物作为替代材料平台,它可以减轻上述一些缺点并提高谐振滤波器的性能。众所周知,单晶比多晶具有更大的电介质击穿电压 [6],而 BTO 和 PbZr x Ti 1 − x O 3 (PZT) 等材料比常用的 AlN 具有更高的压电系数,因此可以在薄膜形式下处理更高的电压和功率密度。此外,超薄独立形式的单晶复合氧化物具有机械强度 [7],可承受高达 8% 的大应变,[8–10] 具有足够的柔韧性以允许较大的曲率 [11],并且已经被证明是可行的纳米机械谐振器。 [12–14] 同时,电极也需要缩小尺寸,以支持 5G 和 6G 应用的高 GHz 频率。在这方面,石墨烯是一种理想的电极材料。石墨烯可将电传导至单原子层,[15] 具有超高迁移率,[16,17] 机械强度高,[18,19] 能够承受大应变 [20],并且已证明可支持高达 300 GHz 的工作频率。[21] 因此,石墨烯在各种纳米机电系统 (NEMS) 应用中的使用已得到广泛探索。[22–29]
摘要 —基于亚波长光栅跑道微环谐振器和游标效应,提出并论证了一种优化片上折射率传感器灵敏度和检测限的方法。亚波长光栅波导可以降低光场的结构限制,有利于增强光子与分析物之间的相互作用。通过优化亚波长光栅跑道微环谐振器的参数,传感器的灵敏度可以显著提高到 664 nm/RIU。随后,利用游标效应,设计了一种基于两级联微环的折射率传感器。由于游标效应,重叠峰之间的波长间隔可以有效放大十倍以上,从而获得高性能。结果表明,超高灵敏度为 7061 nm/RIU,检测下限为 1.74 × 10 −5 RIU。该集成装置具有超高灵敏度、低检测限等优点,在环境监测、生物传感器领域具有重要价值。
个人简介:David Vitali 于 1988 年毕业于比萨大学物理学专业,并于 1994 年获得比萨高等师范学院物理学博士学位。他曾担任北德克萨斯大学(美国)、巴黎高等师范学院、昆士兰大学、布里斯班(澳大利亚)和维也纳大学的客座讲师。自 2015 年起,他担任卡梅里诺大学理论物理学教授。他在国际同行评审期刊上发表了 193 篇出版物,引用次数超过 10700 次,Hirsch 指数 h = 52(SCOPUS 数据库)。他在量子光学和量子信息理论的许多子领域开展了研究,例如纠缠操控、量子通信和量子密钥分发、量子技术的量子光学实现。 2015 年,他被任命为美国物理学会 APS 会士,表彰他“在腔光力学方面的开创性工作,为量子信息处理和量子受限传感提供了理想而灵活的环境;提出了控制量子系统退相干的开创性技术。” 2021 年,他被提名为 OPTICA 高级会员,并协调了多个欧洲项目和许多国家项目,这些项目均与量子技术和量子光力学有关。
与共面波导 (CPW) 谐振器相比,紧凑型电感电容 (LC) 谐振器具有简单的集总元件电路表示,但通常需要复杂的有限元法 (FEM) 模拟才能进行精确建模。这里,我们为一系列共面 LC 谐振器提供了一种简单的分析模型,其中的电气特性可以直接从电路几何形状中获得,并且具有令人满意的精度。我们对 10 个高内部品质因数谐振器(Q i ≳ 2 × 10 5)进行的实验结果,频率范围大约从 300 MHz 到 1 GHz,与推导的分析模型和详细的 FEM 模拟都显示出良好的一致性。这些结果展示了设计谐振频率偏差小于 2% 的亚千兆赫谐振器的能力,这具有直接的应用,例如,在超灵敏低温探测器的实现中。所实现的平方毫米量级的紧凑谐振器尺寸表明在单个芯片上集成数百个微波谐振器以实现光子晶格的可行方法。
图3。微波传输NB CPW谐振器带有或没有YIG条带和磁场在2K。A,NB谐振器设备的示意图,其YIG条带有YIG条的间隙内。整个设备的尺寸为3.5×4.4 mm 2。两个NB谐振器的长度为13毫米和13.5毫米。插图:具有相同放大倍率的选定区域的光学显微镜图像。所示的YIG条(颜色对比度增强)为10900μm2(顶部)和10300μm2(底部)。b,两个NB谐振器的微波传输(S21)频谱,其间隙中没有YIG条。在4.364和4.203 GHz处的两个尖锐倾角(共振)分别对应于13 mm和13.5 mm共振器的共振频率。c,在零场(蓝色)的13.5毫米谐振器的微波传输光谱,在零场(橙色)的101200μm2 Yig条,
随着对电子设备成本更低、性能更好、尺寸更小、可持续性更强的需求,微机电系统 (MEMS) 换能器成为受益于小型化的主要下一代技术候选之一 [1-3]。压电 MEMS 谐振器具有高品质因数和大机电耦合度,是射频 (RF) 系统中很有前途的产品 [4-8]。压电 MEMS 谐振器的主要材料是氮化铝 (AlN)、压电陶瓷 (PZT)、氧化锌 (ZnO) 和铌酸锂 (LN) [9-13]。近年来,掺杂 AlN 薄膜,尤其是氮化铝钪 (AlScN),因其能提高 d 33 和 d 31 压电系数而备受研究 [14]。基于AlN和AlScN薄膜的压电MEMS谐振器凭借单片集成度高、性能优越等特点,受到越来越多的关注。MEMS谐振器种类繁多,如表面声波(SAW)谐振器[15,16]、薄膜体声波谐振器(FBAR)[17-19]。但SAW器件与CMOS工艺不兼容,FBAR的频率主要取决于压电层厚度,因此很难在一个芯片上实现多个工作频率或宽频率可调性。另一方面,基于AlN和AlScN的轮廓模式谐振器(CMR)与CMOS工艺兼容[20-24]。同时,工作频率和谐振频率与CMOS工艺兼容,而基于CMR的器件的工作频率和谐振频率与CMOS工艺不兼容。
可以使用微型和纳米机电系统(MEMS和NEMS)使用电子方法来驱动谐振器的机械模式。这些谐振器在检测质量[8],[9],力[10],[11],气体[12]和磁[13]方面表现出巨大的潜力。然而,所描述的机制具有几个相关的缺点,例如非线性输出,短路电势以及对高驱动电压的需求。基于调制的光学功率直接耦合到谐振器的光学驾驶已被提议作为解决上述问题的有效方法。使用光学驾驶和读数系统开发了许多机械谐振器。这些谐振器包括光力学磁力计[14],[15],光学加速度计[16]和位移传感器[17],[18]。
我们提出了一个分析框架,以模拟单个和多个机械表面振荡器对在半空间中传播的垂直极化弹性波的动力学的影响。该公式扩展了规范羔羊的问题,该问题最初是为了获得由弹性半空间中的谐波线源引起的波场。简而言之,我们的方法利用经典羔羊问题的解决方案作为绿色的功能来制定由附着在表面上的机械谐振器群产生的多个散射场。对于任意数量的谐振器,以任意配置的弹性半空间上排列,以封闭形式获得位移字段,并用在有限元环境中开发的数字验证。我们证明,我们的方法可以正确地对谐振器的单一和夫妻相互作用,并捕获复杂的动力学现象,例如由谐振器阵列(也称为元图)引起的复杂动力学现象,例如波转换和波浪定位。