[发明专利]一种基于光波导微环谐振腔的全光逻辑门及其逻辑运算方法

权利要求书

1.一种基于光波导微环谐振腔的全光逻辑门，其特征在于，包括：一个可输入信号光脉冲和控制光脉冲的光波导(1)，一个光波导微环谐振腔(2)，衬底(3)，缓冲层(4)以及与所述光波导(1)相连的入射光纤(5)及出射光纤(6)；其中所述光波导微环谐振腔(2)处于光波导(1)的输入端与输出端的中间位置。

2.根据权利要求1所述的全光逻辑门，其特征在于，所述光波导微环谐振腔(2)与所述光波导(1)之间存在0至1微米的距离，使所述光波导微环谐振腔(2)与光波导(1)谐振波长处的光相耦合。

3.根据权利要求1所述的全光逻辑门，其特征在于，所述光波导(1)、光波导微环谐振腔(2)以及缓冲层(4)依次覆盖在衬底(3)上。

4.根据权利要求3所述的全光逻辑门，其特征在于，所述光波导(1)、光波导微环谐振腔(2)和衬底(3)均为硅材料，所述缓冲层(4)为二氧化硅材料。

5.根据权利要求1所述的全光逻辑门，其特征在于，所述光波导(1)是几何形状为端面长、宽各约1um、高为220nm的长方体，且为单模波导；所述衬底(3)和缓冲层(4)的几何形状为长方体。

6.根据权利要求1所述的全光逻辑门，其特征在于，所述光波导微环谐振腔(2)是刻蚀在缓冲层的上表面的平面环形微腔。

7.根据权利要求1所述的全光逻辑门，其特征在于，所述光波导(1)用于同时输入三束脉冲光，其中一束光为信号脉冲光，另外两束光均为控制脉冲光，并且所述微环谐振腔(2)用于基于三束脉冲光的不同组合输入状态形成不同的谐振状态，使波导输出端通过检测得到相应的逻辑运算功能。

8.一种通过基于光波导微环谐振腔的全光逻辑门实现逻辑运算方法，其特征在于，其中所述全光逻辑门包括一个可输入信号光脉冲和控制光脉冲的光波导(1)，一个光波导微环谐振腔(2)，衬底(3)，缓冲层(4)以及与所述光波导(1)相连的入射光纤(5)及出射光纤(6)；所述方法包括：将一束控制光脉冲分直接输入所述全光逻辑门，将另一束控制光脉冲与一束信号光脉冲融合到一起后经过起偏器以另一个方向输入所述全光逻辑门；通过所述微环谐振腔(2)基于三束脉冲光的不同组合输入状态形成不同的谐振状态，从而进行光逻辑运算；将输出光中的信号光脉冲从控制光脉冲分离出来并输入探测器和示波器进行运算结果的输出。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在进行与门光逻辑运算时，将所述信号光脉冲调谐到所述微环谐振腔(2)的谐振波长上；当进行与非门光逻辑运算时，将所述信号光脉冲调谐到所述微环谐振腔(2)的偏移后的谐振波长上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述两束控制光脉冲分别利用高光强与低光强对应逻辑运算的真值“0”和“1”，通过两束控制光脉冲高、低光强的组合控制所述信号光脉冲与所述微环谐振腔(2)形成不同的谐振状态。