[發(fā)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

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• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113406839B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)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(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發(fā)明提供了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。該方案包括非金屬襯底、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；非金屬襯底、矩形諧振腔、受控端、輸入端和輸出端都在器件本體的表面上，非金屬襯底為石英基板，矩形諧振腔為第一石墨烯納米線，矩形諧振腔在器件本體中央，輸入端和受控端均為第二石墨烯納米線，受控端在矩形諧振腔正上方，輸入端位于矩形諧振腔的兩側，輸出端在矩形諧振腔正下方，信號光為矩形諧振腔的諧振波長，信號光入射方向為器件本體正上方。該方案通過采用亞波長結構的微納米光器件，利用受控端使光學邏輯器件對同一入射波長上實現(xiàn)多個邏輯操作。

技術領域

本發(fā)明涉及光學器件技術領域，更具體地，涉及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。

背景技術

電子邏輯器件作為電子集成電路的重要組成元件之一，在對信息的傳輸與數(shù)據(jù)的處理上扮演著非常重要的角色。在近幾十年里，電子邏輯器件由于受到其自身固有的熱損耗和延遲差等缺陷的影響，極大地限制了信息傳輸與數(shù)據(jù)處理技術在未來的發(fā)展。近年來，亞波長結構的微納器件由于體型小、結構緊湊、低成本、高效率等特點，在微計算系統(tǒng)和高度集成化系統(tǒng)中具有重大的應用前景，引起了極大的關注，諸多基于石墨烯的光子微納結構和器件被相繼提出并廣泛應用于各個領域之中。例如，運用于生物傳感領域中的光學微納傳感器、運用于微成像領域中的光學微納透鏡、運用于光電集成一體化系統(tǒng)的光學開關、光學邏輯門、光學探測器等。

與電子邏輯器件相比，光學邏輯器件以其低損耗、低成本、超高速、超寬帶等優(yōu)點而受到了廣泛的關注與研究，被認為是取代電子邏輯器件的候選器件，并有望成為大規(guī)模光子集成電路的重要板塊之一，實現(xiàn)對信息以及數(shù)據(jù)的超高速、低損耗、大容量傳輸與處理。

在本發(fā)明技術之前，現(xiàn)有的技術多采用電子邏輯器件，導致成本高，速度慢。少部分方案采用了光邏輯器件，但是尚無法實現(xiàn)一個波長下多個邏輯功能操作，導致在進行多個邏輯操作時，需要反復的變換信號光的波長，操作過程復雜。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提出了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，該方案可通過采用亞波長結構的微納米光器件，利用受控端使光學邏輯器件對同一入射波長上實現(xiàn)多個邏輯操作。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件。

在一個或多個實施例中，優(yōu)選地，所述的一種多邏輯功能的太赫茲微納光學邏輯器件具體包括：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。

在一個或多個實施例中，優(yōu)選地，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。

在一個或多個實施例中，優(yōu)選地，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。

在一個或多個實施例中，優(yōu)選地，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。