- 张 磊
- 研究员
张 磊
张磊，男，博士，副研究员，硕士生导师。
2006年6月毕业于北京邮电大学理学院，获应用物理专业学士学位。2011年6月毕业于中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室，获微电子学与固体电子学专业博士学位。2014年2月赴香港科技大学电子及计算机工程学系从事博士后研究。2015年1月起任中国科学院半导体研究所副研究员。
主要从事用于光信息处理的硅基光子器件与系统研究。于2008年提出硅基集成化光学矩阵处理器，采用波分复用技术将传统的三维“斯坦福乘法器”改造为适于平面集成的二维结构，并进行了实验验证。于2010年提出并实现了基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件（同或/异或运算），随后实现了与/与非、或/或非、编码、译码、半加器等不同功能的光学导向逻辑器件。于2015年提出利用硅基电光调制器延迟回路实现“奇异态”（Chimera states）的方案，并在实验中观察到了稳定的“9头奇异态”时间序列。
承担了国家自然基金青年与面上项目各一项，作为子课题负责人承担863项目一项。获授权中国发明专利5项，申请中国发明专利8项。在OpticsExpress、OpticsLetters等本领域主要学术期刊上发表论文20余篇，Google Scholar累计引用近千次。
取得的重要科研成果：
基于硅基微环调制器的模拟光学计算：于2008年提出了使用硅基微环谐振器实现“斯坦福乘法器”（Stanford multiplier）的集成架构（中国发明专利“一种硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器”，专利号：ZL200810116741.0）。斯坦福乘法器由斯坦福大学的约瑟夫·古德曼教授于1978年提出。它的最初形式包括光源阵列、透镜系统及探测器阵列，完成的功能是离散傅立叶变换（DFT）。本人的主要工作是利用波分复用技术将原始的离散三维光学系统改造为二维的集成光子回路。2012年，我们通过实验演示了该集成化斯坦福乘法器系统（Optics Express, 20:13560）。上述专利于2011年授权，于2013年转让华为技术有限公司。
基于硅基微环光开关的数字光逻辑：于2010年提出并实验演示了执行异或/同或运算的光学导向逻辑器件。到目前为止，该项工作在Google Scholar引用超过100次。导向逻辑是2007年由美国和以色列科学家提出的一种新型的数字逻辑运算模式，它通过特定交换网络中光的受控传播来执行数字逻辑运算。目前，我们开发的最快的导向逻辑器件速度为20 Gbit/s。
采用硅基电光调制器的“奇异态”产生：于2015年提出并展示了使用硅基电光调制器来构造非线性延迟反馈环路（NDFL），利用该系统观测到了稳定的多头“奇异态”。NDFL是1979年由京都大学的池田教授首先提出的，以观察光学系统的混沌。这种系统被广泛研究用于基于混沌的安全通信和高质量微波信号产生。“奇异态”于2002年被提出，目前已成为非线性科学的研究热点。本项工作展示了嵌入硅基电光调制器的NDFL可作为“奇异态”研究的集成化平台。
主要研究领域方向：
集成化光计算系统及其功能单元研究。
用于微波光子学的低损耗、高滚降光滤波器研究。
基于延迟反馈回路的时间序列“奇异态”产生及演化研究。
联系方式：
E-mail：zhanglei@semi.ac.cn； Tel：010-82304770
在研/完成项目：
1. 自然基金青年项目：硅基集成化可重构光学导向逻辑器件的研究，2013.1 ~ 2015.12，项目负责人，30万元。
2. 自然基金面上项目：基于硅光调制器的混沌保密通信系统的研究，2014.1 ~ 2017.12，合作项目所内负责人，81万元（承担40%）。
3. “香江学者计划”项目：应用于芯片上光互联的硅基铟镓砷磷混合集成单向输出微腔激光器，2014.2 ~ 2015.2，项目负责人，30万元。
4. 863项目：波长选择开关及宽带可调滤波器阵列核心芯片研究，2015.1 ~ 2017.12，子课题负责人，173万元。
代表性论文：
1.L. Zhang, J. Ding, L. Yang, Y. Peng, J. Jia, H. Yang, and J. Xiao, “Demonstration of complexity in a nonlinear delayed feedback loop with silicon Mach-Zehnder modulator,” in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), OSA Technical Digest, paper JW2A.49, 2016.
2.L. Zhang, Z. Yao, L. Yang, and A. W. Poon, “A Controlled-NOT (CNOT) Gate Based on Quantum Interference in Cascaded Silicon Dual-ring Resonators,” in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), OSA Technical Digest, paper JW2A.8, 2015.
3.L. Zhang, J. Ding, Y. Tian, R. Ji, L. Yang, H. Chen, P. Zhou, Y. Lu, W. Zhu, and R. Min, “Electro-optic directed logic circuit based on microring resonators for XOR/XNOR operations,” Optics Express, 20(11), 11605-11614, 2012.
4.L. Zhang, R. Ji, Y. Tian, L. Yang, P. Zhou, Y. Lu, W. Zhu, Y. Liu, L. Jia, Q. Fang, and M. Yu, “Simultaneous implementation of XOR and XNOR operations using a directed logic circuit based on two microring resonators,” Optics Express, 19(7) 6524-6540, 2011.
5.L. Zhang, R. Ji, L. Jia, L. Yang, P. Zhou, Y. Tian, P. Chen, Y. Lu, Z. Jiang, Y. Liu, Q. Fang, and M. Yu, “Demonstration of directed XOR/XNOR logic gates using two cascaded microring resonators, ” Optics Letters, 35 (10), 1620-1622, 2010. (It has been cited over 100 times in Google Scholar)
