[發(fā)明專(zhuān)利]一種抗缺陷的光子編碼異或運(yùn)算器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210342739.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114563897A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲殷;范龍臻;李飛飛;張瀟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02F3/00
• 分類(lèi)號(hào): G02F3/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種抗缺陷的光子編碼異或運(yùn)算器，包括光子晶體介質(zhì)柱陣列、平行板波導(dǎo)、吸波材料、保持打開(kāi)狀態(tài)的第一單極子天線、狀態(tài)能夠自由改變的第二和第三單極子天線；光子晶體介質(zhì)柱陣列為二維正方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，光子晶體介質(zhì)柱陣列的一面為理想電導(dǎo)體PEC，另外三面是吸波材料；光子晶體介質(zhì)柱陣列和吸波材料均位于兩個(gè)平行板波導(dǎo)之間；第一單極子天線在外加磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的電磁波能形成沿著PEC單向傳輸?shù)倪吔鐟B(tài)，第二和第三單極子天線與第一單極子天線在同一直線上；通過(guò)檢測(cè)傳輸路徑上的電場(chǎng)值，通過(guò)其快速傅里葉變換后的峰值數(shù)目來(lái)確定邏輯輸出。本發(fā)明具有對(duì)表面缺陷免疫，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)編碼異或運(yùn)算器對(duì)缺陷敏感的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于光子晶體表面態(tài)的抗缺陷的光子編碼異或運(yùn)算器。

背景技術(shù)

光子晶體具有光子禁帶，可以抑制原子和分子的自發(fā)輻射。經(jīng)過(guò)過(guò)去幾十年的理論與實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)了在光子晶體中加入缺陷就能夠在光子禁帶中產(chǎn)生缺陷態(tài)，例如邊界態(tài)、角態(tài)。缺陷態(tài)的產(chǎn)生可以讓電磁波局域在某個(gè)區(qū)域內(nèi)傳輸，從而使得光子晶體在現(xiàn)代光波導(dǎo)、光通訊技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

量子霍爾效應(yīng)中的手性邊界態(tài)引起了人們廣泛的關(guān)注，手性邊界態(tài)下的電磁波可以沿著邊界傳輸，具有獨(dú)特的方向性，并且對(duì)系統(tǒng)存在缺陷造成的無(wú)序散射具有很強(qiáng)的魯棒性。二維光子晶體中的手性邊界態(tài)局限在邊緣附近，具有單向傳輸性質(zhì)，以及良好的魯棒性。

目前市場(chǎng)上的電子邏輯運(yùn)算器，通常表現(xiàn)為對(duì)缺陷的魯棒性不強(qiáng)，從而影響工作性能。本發(fā)明針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)了一種對(duì)缺陷免疫的光子編碼邏輯運(yùn)算器。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種光子編碼異或運(yùn)算器，具有靈敏度高、免疫缺陷的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案：為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種抗缺陷的光子編碼異或運(yùn)算器，包括光子晶體介質(zhì)柱陣列、平行板波導(dǎo)、吸波材料、保持打開(kāi)狀態(tài)的第一單極子天線、狀態(tài)能夠自由改變的第二和第三單極子天線；光子晶體介質(zhì)柱陣列為二維正方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，光子晶體介質(zhì)柱陣列的一面為理想電導(dǎo)體 PEC，另外三面是吸波材料；光子晶體介質(zhì)柱陣列和吸波材料均位于兩個(gè)平行板波導(dǎo)之間；第一單極子天線在外加磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的電磁波能形成沿著PEC單向傳輸?shù)倪吔鐟B(tài)，第二和第三單極子天線與第一單極子天線在同一直線上；通過(guò)檢測(cè)傳輸路徑上的電場(chǎng)值，通過(guò)其快速傅里葉變換后的峰值數(shù)目來(lái)確定邏輯輸出；在第二和第三單極子天線中有且僅有一個(gè)打開(kāi)時(shí)，邏輯輸出為真，其余情況邏輯輸出為假。

進(jìn)一步地，通過(guò)在電磁波傳輸路徑上設(shè)置若干等間隔的單極子天線來(lái)檢測(cè)電場(chǎng)值，再利用信號(hào)檢測(cè)器對(duì)電場(chǎng)值做快速傅里葉變換，當(dāng)峰值數(shù)為1時(shí)，邏輯輸出結(jié)果為真，當(dāng)峰值數(shù)為2時(shí)邏輯輸出結(jié)果為假。

進(jìn)一步地，光子晶體介質(zhì)柱為鐵氧體圓柱材料。

進(jìn)一步地，第一單極子天線固定在光子晶體介質(zhì)柱陣列與PEC之間，第二單極子天線、第三單極子天線所在的位置與第一單極子天線的距離由電磁波相位相消條件所確定。

進(jìn)一步地，所述第一單極子天線激發(fā)出在光子晶體介質(zhì)柱陣列與理想電導(dǎo)體之間傳輸?shù)碾妶?chǎng)有兩個(gè)不同的波矢k₁和k₂，對(duì)應(yīng)著傅里葉變換有兩個(gè)峰值，通過(guò)第二或第三單極子天線產(chǎn)生的電場(chǎng)相位相消，使得其中一個(gè)波矢消失，對(duì)應(yīng)著傅里葉變換有一個(gè)峰值。

進(jìn)一步地，經(jīng)過(guò)第二和第三單極子天線相位相消后的電磁波電場(chǎng)值快速傅里葉變換后的主瓣峰值與干擾峰值之比大于兩個(gè)電場(chǎng)本征模之比。

進(jìn)一步地，當(dāng)理想電導(dǎo)體的缺陷長(zhǎng)度不超過(guò)3mm時(shí)，運(yùn)算器依然可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的光子編碼異或運(yùn)算器，靈敏度高，且具有一定的抗干擾能力。

附圖說(shuō)明