[发明专利]具有基于偏振的逻辑电平表示的光学逻辑器件及其设计方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式通常涉及使用基于偏振的逻辑状态表示的二进制 逻辑门(1ogic gate)。

背景技术

二进制逻辑门实现对逻辑输入的逻辑操作，以产生逻辑输出。每个 逻辑输入和输出的逻辑电平(或状态)为0(即，低)或1(即，高)。 在电子系统中，输入和输出的逻辑电平由其电压电平表示，其中一般低 电压表示逻辑0，而高电压表示逻辑1。类似地，现有技术的光学系统根 据输入/输出电磁波的强度表示逻辑电平。在现有技术中公开的唯一基于 偏振的逻辑电平表示利用了具有零相对偏振角的平行/水平的偏振电磁波 以及具有90°相对偏振角的正交/垂直的偏振电磁波来表示光学系统中的 两个逻辑电平。

使用基于强度的逻辑电平表示来执行逻辑操作的光门(optical gate) 要求在串联这些门之前重新产生输出电磁波。此外，现有的光门包括昂 贵的部件，例如单轴晶体、非线性光学元件和半导体型光检测器。仍然 进一步地，现有技术的光门效率低，因为它们实现复杂的并行程序，且 未以最佳速度操作。

因此，存在对光门的需要，该光门根据电磁波的任何偏振角使用基 于偏振的逻辑电平表示，来以有成本效益和计算简单的方式执行逻辑操 作。

发明内容

提供了使用基于偏振的逻辑电平表示来实现逻辑操作的设备和方 法。在一个实施方式中，提供了将输入偏振光束分成第一光束和第二光 束的设备和方法，其中第一光束和第二光束具有相同或接近相同的相对 偏振角，该偏振角等于或接近等于输入偏振光束的相对偏振角。该设备 和方法进一步在第一相对偏振角使第一光束偏振，并在第二相对偏振角 使第二光束偏振。输入偏振光束的两个正交偏振分量的振幅比为1或接 近1，且第一相对偏振角和第二相对偏振角之间的差为180度或接近180 度。而且，输入偏振光束的相对偏振角等于或接近等于第一相对偏振角 或第二相对偏振角。

在另一实施方式中，提供了接收具有第一相对振幅和第一相对偏振 角的输入偏振光束的设备和方法，其中输入偏振光束基于第一相对偏振 角而表示第一逻辑状态或第二逻辑状态。

该设备和方法将输入偏振光束分成第一光束和第二光束，其中第一 光束和第二光束相等或接近相等，并将相同的逻辑状态表示为输入偏振 光束。如果第一光束的相对偏振角表示第二逻辑状态，则该设备和方法 在光学上消除了第一光束；且如果第二光束的相对偏振角表示第一逻辑 状态，则该设备和方法在光学上消除了第二光束。

虽然在上文的方法的背景中已描述，本发明的其它实施方式被体现 为设备和/或计算机程序产品。在这方面，根据本发明的一个实施方式的 设备包括用于将一般处理器设计成实现布尔功能的存储器、以及与存储 器通信的配置成执行上面提出的功能的处理器。至于计算机程序产品， 计算机程序产品包括至少一个计算机可读存储介质，其具有存储在其中 的计算机可读程序代码部分，该计算机可读程序代码部分包括配置成执 行上面提出的功能的可执行部分。

本发明的优点将在接下来的说明书中被部分地阐明，且根据说明书 将部分地明显，或可通过本发明的实践被了解。本发明的优点将通过在 所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得。

前面的一般描述和后面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，且 不是本发明的限制，正如所要求的。

附图说明

图1示出示例性的一批光学器件，其包括串联成处理输入光束的一 般双电子信号(TES)二进制门。

图2示出一般TES二进制门，其中输入和输出光束平行。

图3示出与附加的光学器件串联以产生共线输入和输出光束的一般 TES二进制门。

图4示出复ρ平面。

图5示出与门实现的实施方式。

图6示出与非门实现的实施方式。

图7示出或门实现的实施方式。

图8示出或非门实现的实施方式。

图9示出异或门实现的实施方式。

图10示出异或非门实现的实施方式。

图11示出异或门实现的另一实施方式。

图12示出异或非门实现的另一实施方式。

图13示出与门实现的另一实施方式。

图14示出三输入与门实现的实施方式。

图15示出图14的三输入与门实现的简化版本的实施方式。