[發明專利]一種全光邏輯門

有效

• 申請號: 201380004328.4
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104956260B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 羅達新;郝沁汾;劉耀達
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 唐華明

一種全光邏輯門，利用光的合束器、分束器、光控光開關以及光的可疊加性、光的干涉原理來實現邏輯運算，并且利用調節光波導的長度來調節光波的相位，從而滿足計算機的要求，提供了多種全光邏輯門，這些全光邏輯門可以有利于硅基集成，并且實現簡單。全光邏輯門包括：與非門、或門、或非門、同或門、與門、非門；光邏輯門在功耗、速度和面積上比電邏輯門均有優勢，并且應用這些全光邏輯門可以直接搭建各種計算功能模塊。

技術領域

本申請涉及集成電路技術領域，特別涉及一種全光邏輯門。

背景技術

在數字電路中，邏輯門是數字電路中最基本的組成結構，有了各種邏輯門便可以實現各種復雜的計算。一般來說，邏輯門包括與門、或門、非門、與非門、或非門等多種。

傳統中的邏輯門都是以電計算來實現的，傳遞的是電信號。但是隨著半導體工藝水平的提高，集成電路朝著集成度高、功耗低以及速度快等方向發展，目前為止，集成電路依然遵循著摩爾定律的規律。但是，無論集成電路如何發展，電計算的速度不可能無限發展下去，并且目前電計算的帶寬依然無法滿足一些領域的要求，集成電路的集成度也會在不久的將來達到極限。因此，需要提供一種新的計算方式，來支持計算速度和帶寬的進一步提高。

由于光在速度和寬度上都有優勢，因此，光計算可以替代電計算以適應時代的需要。

目前某些學者提出了用光學導向邏輯制作邏輯門，但其大部分方案都不全是由光信號來實現的，實質上是電信號輸入，光信號輸出的形式。這種結構在邏輯門的級聯時，需要在中間插入一級光電轉換，使得上一級輸出的光信號轉換為電信號，作為下一級的輸入。這樣結構上比較復雜，并且也不是全部由光信號來實現。

因此，本領域技術人員需要提供一種光邏輯門來代替現有技術中的電邏輯門來提高計算的速度和帶寬。

發明內容

為了解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種全光邏輯門，以提高計算的速度和帶寬。

第一方面，提供一種全光邏輯門，該全光邏輯門為與非門，包括四個輸入光源、三個分束器、五個合束器和一個光控光開關；所述光控光開關為高有效；

所述四個輸入光源分別為第一變量A、第二變量B、光強與邏輯1對應光強相等的第一光信號和光強與邏輯1對應光強的1/2相等的第二光信號；所述第一光信號和第二光信號的初始相位相同；所述四個輸入光源的波長均相等；

所述A和B有光強時，對應的光強為I，I對應邏輯1；A和B無光強時，對應的光強為0，對應邏輯0；

所述A輸入第一分束器的輸入端，所述第一分束器的第一輸出端連接所述第一合束器的第一輸入端；第一分束器的第一輸出端和第一合束器的第一輸入端的距離為所述輸入光源波長的整數倍；

所述第一光信號輸入第二分束器的輸入端，所述第二分束器的第一輸出端連接所述第一合束器的第二輸入端，第二分束器的第一輸出端和第一合束器的第二輸入端的距離為所述輸入光源波長的整數倍；

所述第二分束器的第二輸出端連接第二合束器的第一輸入端，第二分束器的第二輸出端和第二合束器的第一輸入端的距離為所述輸入光源波長的整數倍；

所述B輸入第三分束器的輸入端，所述第三分束器的第一輸出端連接所述第二合束器的第二輸入端，第三分束器的第一輸出端和第二合束器的第二輸入端的距離為所述輸入光源波長的整數倍；

所述第三分束器的第二輸出端連接第三合束器的第一輸入端，第三分束器的第二輸出端和第三合束器的第一輸入端的距離為所述輸入光源波長的整數倍；

所述第一分束器的第二輸出端連接第三合束器的第二輸入端，第一分束器的第二輸出端和第三合束器的第二輸入端的距離為所述輸入光源1/2波長的奇數倍；