[發明專利]一種通用線性光學全光邏輯門及其實現方法

有效

• 申請號: 201711364107.4
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107976855B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李智;廖慧敏;李嘉宇;彭昌南;孫成偉;陳建軍;龔旗煌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種通用線性光學全光邏輯門，其特征在于，所述全光邏輯門包括：第一和第二邏輯輸入端口、不變量輸入端口、輸出端口、第一至第三分支波導、主波導、激光光源、第一和第二分束器、第一至第三光強調節器以及相位調節器；其中，所述第一和第二邏輯輸入端口以及不變量輸入端口分別通過第一至第三分支波導連接至主波導，所述主波導連接至輸出端口，從而形成全光邏輯門結構；所述激光光源發出的相干光經第一分束器分成兩路，其中一路經過第二分束器再分成兩路，從而形成三路相干的激發光；在第一至第三路激發光上分別設置第一至第三光強調節器，分別調節第一至第三激發光的光強，并且設置相位調節器調節第一至第三激發光之間的相位差；輸出端口的光場的復振幅滿足：S＝αA+βB+γ，其中，S為輸出端口的光場的復振幅，α和β分別表示來自第一邏輯輸入端口和第二邏輯輸入端口的光場在相應輸入邏輯狀態為1時對輸出端口所貢獻的光場的復振幅，二元變量A和B分別表示第一邏輯輸入端口和第二邏輯輸入端口的輸入邏輯狀態，這兩個變量的取值為1或0，1代表開狀態，0代表關狀態；γ表示不變量輸入端口的光場對于輸出端口所貢獻的光場的復振幅，對于一個特定的邏輯門，參數γ是一個固定的常數；通過第一至第三光強調節器分別調節第一至第三激發光路的光強，以及通過相位調節器調節第一至第三激發光之間的相位差，控制第一和第二邏輯輸入端口以及不變量輸入端口對輸出端口所貢獻的光場的復振幅，即分別控制α、β和γ，從而實現七個邏輯門：當α＝1，β＝e^i2π/3，γ＝0時，實現或邏輯門；當α＝2/3，β＝2/3，γ＝-1/3時，實現與邏輯門；當α＝1，β＝0，γ＝-1時，實現非邏輯門；當α＝1，β＝e^i2π/3，γ＝e^-i2π/3時，實現與非邏輯門；α＝2/3，β＝2/3，γ＝-1時，實現或非邏輯門；當α＝1，β＝-1，γ＝0時，實現異或邏輯門；當α＝1，β＝1，γ＝-1時，實現同或邏輯門；從而在單一的全光邏輯門結構上實現了七種不同的線性光學的全光邏輯門。

2.如權利要求1所述的全光邏輯門，其特征在于，在襯底上蒸鍍金屬膜，用聚焦離子束刻蝕方法在金屬膜上制備表面等離激元波導，所述表面等離激元波導包括第一至第三分支波導和主波導，并在第一至第三分支波導的輸入端加工納米孔以及在主波導的輸出端加工45°的反射面，分別形成第一和第二邏輯輸入端口、不變量輸入端口以及輸出端口。

3.如權利要求2所述的全光邏輯門，其特征在于，所述金屬膜采用金或銀。

4.如權利要求1所述的全光邏輯門，其特征在于，所述第一至第三光強調節器分別采用可調衰減片。

5.如權利要求1所述的全光邏輯門，其特征在于，所述相位調節器分別采用第一和第二半波片、第一和第二索累-巴比涅補償器與第一和第二偏振分束器的組合。