[發(fā)明專利]一種微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810509985.9
• 申請(qǐng)日: 2018-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN108519716A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭健平;劉子驊;丁禮鄭;易家譜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F3/00
• 分類號(hào): G02F3/00
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

1.一種微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，包括金屬襯底、金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)和多個(gè)微環(huán)諧振器，所述的金屬襯底具有上表面，在上表面刻蝕有金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)，金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)兩側(cè)分別刻蝕有微環(huán)諧振器；所述的金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)與微環(huán)諧振器具有同等高度，且最高處高于或等于金屬襯底表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，所述的微環(huán)諧振器個(gè)數(shù)為三個(gè)，其中兩個(gè)微環(huán)諧振器刻蝕于金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)的同一側(cè)，另一個(gè)微環(huán)諧振器刻蝕于金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)的另一側(cè)，該微環(huán)諧振器的圓心位于同側(cè)微環(huán)諧振器圓心連線的垂直平分線上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，所述的金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)為矩形凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽結(jié)構(gòu)內(nèi)部填充的介質(zhì)為空氣，凹槽結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度大于入射光的波長(zhǎng)，凹槽結(jié)構(gòu)寬度為10nm至160nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，所述的金屬襯底的材料采用低德魯?shù)聯(lián)p耗的銀介質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，所述的金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)具有兩個(gè)端口，所述兩個(gè)端口完全等價(jià)，均可作為表面等離激元的輸入端和輸出端，進(jìn)行交叉復(fù)用。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，所述的微環(huán)諧振器，具有完全相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，外環(huán)半徑均為200nm至450nm，內(nèi)環(huán)半徑均為150nm至400nm，內(nèi)環(huán)半徑小于外環(huán)半徑的值在10nm至80nm之間；圓心距離波導(dǎo)邊緣均為200nm至400nm，同側(cè)的環(huán)形諧振器的圓心距為400nm至2000nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，所述的微環(huán)諧振器，其內(nèi)部均填充有相同的折射率可調(diào)介質(zhì)，折射率調(diào)節(jié)范圍為1.00～1.06。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件，其特征在于，所述的微環(huán)諧振器，分別作為輸入端口，通過調(diào)節(jié)其內(nèi)電介質(zhì)的折射率控制PIT效應(yīng)的產(chǎn)生和耦合諧振波長(zhǎng)的移動(dòng)，在輸入端口處的固定波長(zhǎng)上獲得所需邏輯操作。

9.采用權(quán)利要求1所述的微腔結(jié)構(gòu)多比特輸入的光學(xué)邏輯器件進(jìn)行的邏輯方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據(jù)各環(huán)形諧振器的折射率確定各環(huán)形諧振器的輸入二進(jìn)制狀態(tài)值；

將所有環(huán)形諧振器按順序確定輸入端口的輸入狀態(tài)；

在波導(dǎo)的輸出端口處，根據(jù)透射率確定輸出二進(jìn)制狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的邏輯方法，其特征在于，在所述的將所有環(huán)形諧振器按順序確定輸入端口的輸入狀態(tài)步驟與在波導(dǎo)的輸出端口處，根據(jù)透射率確定輸出二進(jìn)制低狀態(tài)步驟之間，還包括：

根據(jù)輸入端口的輸入狀態(tài)，確定是否產(chǎn)生PIT效應(yīng)和環(huán)形諧振器是否與波導(dǎo)入射光產(chǎn)生耦合；

確定波導(dǎo)的輸出端口的輸出能量。