[發明專利]基于二元相移鍵控的渦旋光編碼全光邏輯門及其實現方法

在審

• 申請號: 202011175705.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112230490A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 劉厚權;權志強;解正浩;苑立波
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種基于二元相移鍵控的渦旋光編碼全光邏輯門及其實現方法。其特征是：基于二元相移鍵控的渦旋光編碼全光邏輯門結構包括襯底1，納米金屬膜2、環形納米槽2?1以及輸出端口3。輸出端口3位于環形納米槽2?1的中心位置。具體實現方法是從襯底1下表面輸入兩束正交的渦旋光作為輸入信號，通過調控輸入信號的相移來定義輸入邏輯態的“1”“0”。渦旋光在環形納米槽2?1激發表面等離子體(SPP_S)，SPPs沿納米金屬膜2的表面傳輸并在輸出端口3處匯聚。輸出端口3處不同的SPPs強度值分別定義為不同的輸出邏輯態。調節輸入信號的相對相位差可在單一的結構上實現七種基本邏輯門功能。

(一)技術領域

本發明涉及的是全光計算、全光信息處理領域，尤其適用于制造高集成化的全光邏輯器件。

(二)背景技術

大數據時代，只有實現超高速的網絡數據交換以及信息處理才能匹配大容量的數據傳輸需求。然而，傳統電學信息處理設備由于電學響應時間的限制已達到速度瓶頸，全光信息處理是解決這一瓶頸問題的有效方法，被認為是下一代信息處理技術的有力候選者。全光邏輯門是實現全光信息處理的關鍵元器件，因而是近年來人們廣泛研究的前沿熱點【Journal ofoptics 47.3(2018): 365-376.】

渦旋光束是近年來備受關注的一種新型光場。由于具有不同拓撲荷的渦旋光彼此正交，渦旋光可以在經典和量子物理中實現高維信息編碼和高維并行信息傳輸，可極大地提高計算速度和通信容量。這使得人們普遍認為渦旋光必將在下一代全光信息處理中發揮至關重要的作用。截至目前，為了發展基于渦旋光束的信息處理技術，人們已開展了大量的相關研究，包括開發集成式渦旋光產生器【Science 338.6105(2012):363-366；NaturalCommunications 5.1 (2014):4856.】以及用于大容量數據傳輸的軌道角動量(OAM)復用【Natural Photonics 6.7(2012):488-496；Science 340.6140(2013):1545-1548；NaturalCommunications 5.1(2014):1-9.】和解復用技術【Physics Review Letters 120.19(2018):193904.】等。因此，開發渦旋光束編碼的全光邏輯門必然極具研究價值，有望在未來基于渦旋光的全光信息處理和全光計算中發揮重要應用。