[發明專利]一種基于橫自旋結構光場的XNOR邏輯門

有效

• 申請號: 201910167006.0
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109814319B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王智勇;金鵬;陳林賽;白如艷;王云祥
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

1.一種基于橫自旋結構光場的XNOR邏輯門，其特征在于，該XNOR邏輯門結構包括一個復合波導和兩個結構完全相同的均勻實心第一金屬納米球(r1)和第二金屬納米球(r2)；所述復合波導為實心結構，其整體呈Y型分支結構，包括輸出波導(105)和與所述輸出波導(105)相連接的第一輸入波導臂和第二輸入波導臂，光信號分別從所述第一輸入波導臂一端的第一光信號輸入端(a)和所述第二輸入波導臂一端的第二光信號輸入端(b)輸入，然后從所述輸出波導(105)一端的光信號輸出端(c)輸出；所述第一金屬納米球(r1)和第二金屬納米球(r2)用于激發所述光信號，且第一金屬納米球(r1)位于所述第一光信號輸入端(a)的前端，第二金屬納米球(r2)位于所述第二光信號輸入端(b)的前端；

其中，所述第一輸入波導臂包括依次連接的第一輸入波導(101)和第一彎折波導(103)，所述第二輸入波導臂包括依次連接的第二輸入波導(102)和第二彎折波導(104)；所述第一輸入波導(101)、所述第二輸入波導(102)和所述輸出波導(105)均為矩形波導，并且所有矩形波導的中心線均呈直線，所述第一輸入波導(101)和所述第二輸入波導(102)結構完全相同，所述第一彎折波導(103)和所述第二彎折波導(104)結構完全相同；

所述第一彎折波導(103)遠離第一輸入波導(101)的一端和所述第二彎折波導(104)遠離第二輸入波導(102)的一端均與所述輸出波導(105)的另一端連接，并形成Y型耦合器，用于將通過所述第一光信號輸入端(a)和所述第二光信號輸入端(b)分別輸入所述第一輸入波導(101)和所述第二輸入波導(102)中的光信號耦合到所述輸出波導(10 5)一端的所述光信號輸出端(c)中，所述第一輸入波導(101)和所述第二輸入波導(102)分別與所述輸出波導(105)平行，所述第一輸入波導臂和所述第二輸入波導臂以所述輸出波導(105)的中心線為對稱軸呈對稱分布；

所述第一金屬納米球(r1)和所述第二金屬納米球(r2)的半徑均為預設半徑；所述第一輸入波導(101)和所述第二輸入波導(102)的長度均為第一長度，所述輸出波導(105)的長度為第二長度；所述第一彎折波導(103)和所述第二彎折波導(104)均由兩個結構完全相同的均勻實心圓環組成，所有圓環的橫截面與所述第一輸入波導(101)、所述第二輸入波導(102)和所述輸出波導(105)的橫截面均相同，為矩形，且所有圓環中心線對應圓弧的圓心角均為90°，其中，所述第一彎折波導(103)與所述輸出波導(105)連接的圓環的圓心位于所述復合波導外部，所述第一彎折波導(103)與所述第一輸入波導(101)連接的圓環的圓心位于所述復合波導內部，所述第二彎折波導(104)與所述輸出波導(105)連接的圓環的圓心位于所述復合波導外部，所述第二彎折波導(104)與所述第二輸入波導(102) 連接的圓環的圓心位于所述復合波導內部，所有圓環的內徑均為第一直徑，外徑均為第二直徑；

所述第一輸入波導(101)、第二輸入波導(102)、第一彎折波導(103)、第二彎折波導(104)和輸出波導(105)的寬度均為預設波導寬度，厚度均為預設波導厚度。

2.根據權利要求1所述的基于橫自旋結構光場的XNOR邏輯門，其特征在于，所述XNOR邏輯門包括：一表面水平且光滑的二氧化硅(SiO₂)襯底(204)；在所述二氧化硅(SiO₂)襯底(204)上表面形成的一層厚度為50nm的金(Au)薄膜(203)；以及在所述金(Au)薄膜(203)上表面形成的所述一個復合波導和所述第一金屬納米球(r1)和所述第二金屬納米球(r2)；

其中，所述一個復合波導在厚度方向上由兩層不同的材料構成，包括位于所述金(Au)薄膜(203)上表面的第一層復合波導材料(202)和位于所述第一層復合波導材料(202)上表面的第二層復合波導材料(201)，所述第一層復合波導材料(202)為二氧化硅(SiO₂)，其厚度為30nm；所述第二層復合波導材料(201)為金(Au)，其厚度為50nm；

所述第一金屬納米球(r1)和所述第二金屬納米球(r2)的材料均為金(Au)，所述預設半徑為30nm。