[发明专利]一种基于干涉原理的光子晶体全光异或逻辑门结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于干涉原理的光子晶体全光异或逻辑门结构，属于光逻辑门技术领域。

背景技术

21世纪是一个以网络为核心的信息时代，人们对信息的需求与日俱增，对网络的传输速率和信息处理速率均有更高的要求。作为一种仅以光的形式(无光电转换)实现数据的传输和处理的网络方案，全光网络能提供高速、大容量的传输及处理能力，突破现有网络光/电转换的瓶颈，而全光逻辑门是实现全光网络光交换的核心器件和决定网络性能的关键因素，因而获得了越来越多的关注。

目前为止，全光逻辑门主要有基于半导体光放大器的全光逻辑门(文献1，Jae Hun Kim，Young Min Jhon，Young Tae Byun，et al.″All-optical XOR gate using semiconductor optical ampli-fiers without additional input beam″，IEEE Photonics Technology Letters，2002，14(10)：1436-1438，和文献2，Shaozhen Ma，Zhe Chen，Hongzhi Sun，Niloy K.Dutta，″High speed all optical logic gates based on quantum dot semiconductor optical amplifers″，29March 2010/Vol.18，No.7/OPTICS EXPRESS 6417)，利用太赫兹光非对称解复用器实现全光逻辑门(文献3，Yue-Kai Huang，Ivan Glesk，Raji Shankar，and Paul R.Prucnal，″Simultaneous all-optical 3Rregeneration scheme with improved scalability using TOAD″，30October 2006/Vol.14，No.22/OPTICS EXPRESS)，利用级联微腔实现全光逻辑门(文献4，J.F.Song，Q.Fang，T.Y.Liow，H.Cai，M.B.Yu，GQ.Lo，and D.-L.Kwong″Demonstration of directed XOR/XNOR logic gates using two cascaded microring resonators，″May 15，2010/Vol.35，No.10/OPTICS LETTERS)，和基于光子晶体的全光逻辑门等等。其中，光子晶体全光逻辑门作为一种新的研究领域，由于光子晶体具有抑制自发辐射、体积小、易于集成、低功耗等特性，有希望在全光网络的大规模光分组交换模块中得到更广泛的应用。由于光子晶体在光逻辑门应用中具有巨大优势和潜力，所以近年来得到了广泛的研究同时也得到了很多有创造性的研究成果。例如：2009年Parisa Andalib等人的研究中提出并仿真了利用光子晶体环状微腔的光逻辑门(参考文献5，Parisa Andalib*and Nosrat Granpayeh，“All-optical ultracompact photonic crystal AND gate based on nonlinear ring resonators”，J.Opt.Soc.Am.B/Vol.26，No.1/January 2009)2007年Yuanliang Zhang等人提出利用光子晶体自准直效应实现光逻辑门(文献6，Yuanliang Zhang，Yao Zhang，and Baojun Li，″Optical switches and logic gates based on self-collimated beams in two-dimensional photonic crystals″，23July 2007/Vol.15，No.15/OPTICS EXPRESS)；2010年Ye Liu等人利用非线性光子晶体耦合腔之间相互干涉制作了高Q值的逻辑门(参考文献7，Ye Liu，Fei Qin，Zi-Ming Meng，Fei Zhou，Qing-He Mao，and Zhi-Yuan，“All-optical logic gates based on two-dimensional low-refractive-index nonlinear photonic crystal slabs”，31January 2011/Vol.19，No.3/OPTICS EXPRESS)。还有更多基于不同结构的光子晶体全光逻辑门被提出，并应用到不同的通信领域，同时结构也越来越复杂(参考文献8，David A.Meyer，″Creation of entanglement and implementation of quantum logic gate operations using a three-dimensional photonic crystal single-mode cavity″，Vol.24，No.2/February 2007/J.Opt.Soc.Am.B；参考文献9，Young Jin Jung，Sunkyu Yu，Sukmo Koo，“Reconfigurable all-optical logic AND，NAND，OR，NOR，XOR and XNOR gates implemented by photonic crystal nonlinear cavities”，CLEO/Pacific Rim 2009Shanghai，China August 31-September 3，2009；参考文献10，CTakasumi Tanabe，Akihiko Shinya，Eiichi Kuramochi，and Masaya Notomi，“Nonlinear Switching in High-Q Photonic Crystal Nanocavities”，2008OSA：COTA/ICQI/IPNRA/SL等)。