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集成光路也分模拟与数字么( 二 )


C. Ríos,et al., "Integrated all-photonic non-volatile multi-level memory,"Nat. Photonics 9, 725–732 (2015).
【集成光路也分模拟与数字么】 D. R.Solli, et al., "Analog optical computing," Nat. Photonics 9, 704–706 (2015).

■网友
谢邀 最近好像净邀请我不懂的东西 也算学习了 集成光路我真不知道是啥通过推测，光信号和电信号都是电磁波，同样有波形，振幅，相位。如果有集成光路应该也能分成模拟和数字
■网友
大过年的刚喝了酒来扯一下淡。首先直接回答问题，是的。再解释一下这个问题首先要定义什么是数字光信号什么是模拟光信号。目前，我们说的数字光信号，其实是说的“用光作为载波的数字信号”，而模拟光信号，其实是说的“用光作为载波的模拟信号”。这里的光载波频率是一般是200THz 附近的通信波段。而调制到光上的数字信号和模拟信号的频谱范围一般为几GHz 到 上百GHz。数字光信号，用于光通信系统中，从短距离的接入到长距离的传输。模拟光信号，是光信号处理的一个单独分支，称为所谓的微波光子学，是用光学方法处理微波信号的技术。集成光学，其实是可以分为模拟和数字的。在数字部分，主要是为了用集成的技术减小光通信系统器件的尺寸，降低成本和功耗。这里面的器件包括调制器，探测器，复用器，解复用器，光滤波器，switching fabric，etc。在模拟部分，其实是用光学方法处理微波信号，包括微波光子滤波器，波束成型，photonic generation of microwave signal，etc。当然数字和模拟部分有些器件是有一些重合的，比如delay line在两部分都是很重要的器件。楼主说的，可能是想用集成电学来类比集成光学。很抱歉，差距很远。个人认为，集成电路本质上是一个基带无载波通信系统，而集成光学是一个载波调制通信系统。集成光学方法有望用于集成电路中提高芯片间通信的IO速率，这是集成光学的一个重要分支——光互联。但这里，光其实只用于传输，而不用于信息处理。一个demo可以参见最近的一篇nature文章，Single-chip microprocessor that communicates directly using light。要想集成光学技术真正实现集成电路的功能。类似于电学晶体管的大规模的光逻辑阵列需要找到一个现实的方法，而目前并没有。
■网友
集成光路没有模拟和数字之分。集成光路的理论是波导理论，将多个光学元件在同样的衬底上采用集成电路的工艺进行集成。它还是进行光的传播和处理。
■网友
如果题主问“集成电路分模拟和数字吗” 我会回答：从电路底层实现的的角度讲，模拟电路和数字电路都是基于三极管(晶体管)的电路，模拟电路中晶体管工作于输出特性曲线的放大区，数字电路中三极管工作于饱和/截止状态。所以对于集成光路而言，貌似还没有什么共同器件... 也没有什么输出特性曲线...但是我觉得题主的意思貌似是“集成光路可以传播/分析模拟信号和数字信号吗”，所以我借此机会瞎扯一下。如果从分析角度讲，认为模拟电路分析连续函数，数字电路与分析逻辑电平，我觉得（此处开始纯属瞎说) ：模拟电路能分析连续函数的最大原因是模拟电路工作在放大区，有着良好的线性度，问题是电路引入的噪声要小，要不然几级放大后信号就被淹没了。（频率问题我学不会我不说话）数字电路“数字化”的信号是电压，数字化后可接受更高信噪比的信号。对于集成光路... 基于耦合理论的那些光波导器件... 如果一定要把信号调制到振幅/波长/相位 上也是可以的，只是整个光路受工艺影响(刻蚀深浅啊，波导边沿平滑度啊，两根波导直接距离啊)，相位、复振幅、偏振态等会受很大的影响，也就是噪声会很大。再加上目前探测器探测的多半是光强(其他信息大概是从光强数据中解调出来的）光强信号中的噪声会更大。模拟信号通过光路后的结果，也许只能随缘吧...总之我觉得集成电路处理模拟信号是有先天劣势的。能处理好模拟信号的比如电路和光纤都是对传播物质（电子/光子）有着很好的约束，帮助隔绝信号在传播过程中受到的干扰。集成光路基于光波导耦合原理，光波导对光的束缚太小，在传播过程中太容易引入噪声，所以模拟信号不适合在集成光路中传播。


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