[發明專利]一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件及其操作方法

有效

• 申請號: 202110495041.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113406839B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 郭健平;黃裕樂;魏正軍
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

1.一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件，其特征在于，包括：非金屬襯底、矩形諧振腔、受控端、第一輸入端、第二輸入端、輸出端、信號光、輸入信號、輸出信號、器件本體；所述非金屬襯底、所述矩形諧振腔、所述受控端、所述第一輸入端、所述第二輸入端和所述輸出端都在所述器件本體的表面上，所述非金屬襯底為石英基板，所述矩形諧振腔為第一石墨烯納米線，所述矩形諧振腔位于所述器件本體中央，所述第一輸入端、所述第二輸入端和所述受控端均為第二石墨烯納米線，所述受控端位于所述矩形諧振腔正上方，所述第一輸入端和所述第二輸入端位于所述矩形諧振腔的兩側，所述輸出端位于所述矩形諧振腔正下方，所述信號光為所述矩形諧振腔的諧振波長，所述信號光的入射方向為所述器件本體正上方，所述第一輸入端和所述第二輸入端對應的所述輸入信號為電信號，所述器件本體對應的所述輸出信號為透過器件下表面的光信號；

通過切換受控端的工作狀態，控制諧振波長在器件諧振腔內進行破壞性干涉，進而便能夠用一個波長為λ的信號光在一個結構上同時實現多個邏輯運算功能；

所述受控端處于模式一狀態時，實現異或門邏輯運算時輸入不同二進制信號的信號光透射圖；所述受控端處于模式二狀態時，實現異或非門邏輯運算時輸入不同二進制信號的信號光透射譜。

2.如權利要求1所述的一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件，其特征在于，所述非金屬襯底的長度為800nm至1200nm，所述非金屬襯底的寬度為1000nm至1500nm，所述非金屬襯底的厚度為100nm至200nm。

3.如權利要求1所述的一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件，其特征在于，所述第一石墨烯納米線的長度為100nm至660nm，所述第一石墨烯納米線的寬度為100nm至500nm。

4.如權利要求1所述的一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件，其特征在于，所述受控端與所述矩形諧振腔的距離為50nm至100nm；所述第一輸入端、所述第二輸入端與所述矩形諧振腔的距離均為30nm至120nm；所述輸出端與所述矩形諧振腔的距離為40nm至100nm。

5.如權利要求1所述的一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件，其特征在于，所述受控端與一個可調負載的第一電壓源電連接，所述第一輸入端、所述第二輸入端分別與可調負載的第二電壓源、第三電壓源電連接。

6.一種如權利要求1-5任一項所述的多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件的操作方法，其特征在于，該方法包括：

通過負載電壓控制受控端的費米能級；

獲取所述受控端的當前狀態，其中，所述當前狀態包括模式一狀態和模式二狀態；

當所述受控端處于所述模式一狀態時，通過負載電壓控制第一輸入端和第二輸入端的費米能級，輸入的信號光不能從所述受控端耦合進矩形諧振腔內，在器件本體下表面探測光信號；

當所述受控端處于所述模式二狀態時，通過負載電壓控制所述第一輸入端和所述第二輸入端的費米能級，輸入的所述信號光從所述受控端耦合進所述矩形諧振腔內，在所述器件本體下表面探測光信號。

7.如權利要求6所述的一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件的操作方法，其特征在于，當調節負載電壓使得所述受控端處于所述模式一狀態時，所述受控端的石墨烯納米線的費米能級為第一費米能級；

當調節負載電壓使得所述受控端處于所述模式二狀態時，所述受控端的石墨烯納米線的費米能級為第二費米能級。