[發明專利]一種可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構

無效

• 申請號: 201010157655.1
• 申請日: 2010-04-21
• 公開（公告）號: CN101840126A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 翟耀;陳少武
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00;G02F1/365
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

1.一種可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構，其特征在于，該結構包括第一納米線波導(5)、第二納米線波導(6)、第一一維光子晶體光柵(1)、第二一維光子晶體光柵(2)、第三一維光子晶體光柵(3)和第四一維光子晶體光柵(4)，其中，第一一維光子晶體光柵(1)、第一納米線波導(5)和第二一維光子晶體光柵(2)構成第一F-P諧振腔(7)；第三一維光子晶體光柵(3)、第二納米線波導(6)和第四一維光子晶體光柵(4)構成第二F-P諧振腔(8)；該第一F-P諧振腔(7)和該第二F-P諧振腔(8)構成級聯F-P諧振腔；當光波波長同時等于級聯F-P諧振腔中的每個諧振腔的諧振波長時該光波能夠通過該級聯F-P諧振腔。

2.根據權利要求1所述的可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構，其特征在于，所述第一納米線波導(5)、第二納米線波導(6)、第一一維光子晶體光柵(1)、第二一維光子晶體光柵(2)、第三一維光子晶體光柵(3)和第四一維光子晶體光柵(4)均由絕緣體上硅的頂層硅制作而成。

3.根據權利要求1所述的可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構，其特征在于，所述第一F-P諧振腔(7)和所述第二F-P諧振腔(8)分別具有一對反射鏡，該反射鏡是一維光子晶體反射鏡或布拉格光柵反射鏡。

4.根據權利要求1所述的可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構，其特征在于，波長位于第一F-P諧振腔(7)或第二F-P諧振腔(8)諧振波長的泵浦光在第一納米線波導(5)或第二納米線波導(6)中傳輸，當泵浦光功率較高時將發生雙光子吸收效應，產生自由載流子，此時第一納米線波導(5)或第二納米線波導(6)的折射率將變小，對應的第一F-P諧振腔(7)或第二F-P諧振腔(8)諧振波長將產生藍移；此時，信號光經過第一F-P諧振腔(7)或第二F-P諧振腔(8)的透射率將發生變化，通過觀察經過級聯F-P諧振腔后的信號光強度變化，找到信號光強度與泵浦光強度的對應關系，進而得到相應的與邏輯關系。

5.根據權利要求1所述的可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構，其特征在于，選取第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)的某一共同諧振波長作為該全光邏輯與門結構的工作窗口。

6.根據權利要求1所述的可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構，其特征在于，該全光邏輯與門結構在工作時，將信號光波長調整為第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)諧振波長藍移后的諧振波長，將泵浦光的波長調整為第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)初始的諧振波長，并調制成為歸零信號；

兩束泵浦光分別耦合進入第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)中，當兩束泵浦光功率的邏輯值同時為“0”時，第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)的諧振波長都不發生變化；而信號光偏離級聯F-P諧振腔的諧振波長，透射率低，在第一F-P諧振腔(7)輸出端的輸出功率低，此時對應的邏輯值為“0”；

當兩束泵浦光功率不同時為高功率時，其邏輯值為“0”和“1”或“1”和“0”時，耦合進第一F-P諧振腔(7)或第二F-P諧振腔(8)中的泵浦光將發生雙光子吸收效應，產生自由載流子；此時第一納米線波導(5)或第二納米線波導(6)的折射率發生變化，導致第一F-P諧振腔(7)或第二F-P諧振腔(8)中一個的諧振波長發生藍移；此時信號光經過級聯F-P諧振腔的透射率低，其在第一F-P諧振腔(7)輸出端的輸出功率低，對應的邏輯值為“0”；

當兩束泵浦光功率同時較高，即邏輯值同時為“1”時，耦合進第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)中的兩束泵浦光都會發生雙光子吸收效應，產生自由載流子；此時第一納米線波導(5)和第二納米線波導(6)的折射率發生變化，導致第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)的諧振波長都發生藍移；而信號光的波長恰好等于第一F-P諧振腔(7)和第二F-P諧振腔(8)藍移后的諧振波長，因此信號光經過級聯F-P諧振腔后的透射率較高，對應的邏輯值為“1”；

因此，泵浦光功率與信號光的輸出功率之間的對應關系構成相應的與邏輯關系。

7.根據權利要求1所述的可降低功耗的硅基級聯諧振腔全光邏輯與門結構，其特征在于，該全光邏輯與門結構適用于滿足單模傳輸條件的脊型或條形波導結構。