[发明专利]一种全光逻辑门

说明书

一种全光逻辑门，利用光的合束器、分束器、光控光开关以及光的可叠加性、光的干涉原理来实现逻辑运算，并且利用调节光波导的长度来调节光波的相位，从而满足计算机的要求，提供了多种全光逻辑门，这些全光逻辑门可以有利于硅基集成，并且实现简单。全光逻辑门包括：与非门、或门、或非门、同或门、与门、非门；光逻辑门在功耗、速度和面积上比电逻辑门均有优势，并且应用这些全光逻辑门可以直接搭建各种计算功能模块。

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别涉及一种全光逻辑门。

背景技术

在数字电路中，逻辑门是数字电路中最基本的组成结构，有了各种逻辑门便可以实现各种复杂的计算。一般来说，逻辑门包括与门、或门、非门、与非门、或非门等多种。

传统中的逻辑门都是以电计算来实现的，传递的是电信号。但是随着半导体工艺水平的提高，集成电路朝着集成度高、功耗低以及速度快等方向发展，目前为止，集成电路依然遵循着摩尔定律的规律。但是，无论集成电路如何发展，电计算的速度不可能无限发展下去，并且目前电计算的带宽依然无法满足一些领域的要求，集成电路的集成度也会在不久的将来达到极限。因此，需要提供一种新的计算方式，来支持计算速度和带宽的进一步提高。

由于光在速度和宽度上都有优势，因此，光计算可以替代电计算以适应时代的需要。

目前某些学者提出了用光学导向逻辑制作逻辑门，但其大部分方案都不全是由光信号来实现的，实质上是电信号输入，光信号输出的形式。这种结构在逻辑门的级联时，需要在中间插入一级光电转换，使得上一级输出的光信号转换为电信号，作为下一级的输入。这样结构上比较复杂，并且也不是全部由光信号来实现。

因此，本领域技术人员需要提供一种光逻辑门来代替现有技术中的电逻辑门来提高计算的速度和带宽。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种全光逻辑门，以提高计算的速度和带宽。

第一方面，提供一种全光逻辑门，该全光逻辑门为与非门，包括四个输入光源、三个分束器、五个合束器和一个光控光开关；所述光控光开关为高有效；

所述四个输入光源分别为第一变量A、第二变量B、光强与逻辑1对应光强相等的第一光信号和光强与逻辑1对应光强的1/2相等的第二光信号；所述第一光信号和第二光信号的初始相位相同；所述四个输入光源的波长均相等；

所述A和B有光强时，对应的光强为I，I对应逻辑1；A和B无光强时，对应的光强为0，对应逻辑0；

所述A输入第一分束器的输入端，所述第一分束器的第一输出端连接所述第一合束器的第一输入端；第一分束器的第一输出端和第一合束器的第一输入端的距离为所述输入光源波长的整数倍；

所述第一光信号输入第二分束器的输入端，所述第二分束器的第一输出端连接所述第一合束器的第二输入端，第二分束器的第一输出端和第一合束器的第二输入端的距离为所述输入光源波长的整数倍；

所述第二分束器的第二输出端连接第二合束器的第一输入端，第二分束器的第二输出端和第二合束器的第一输入端的距离为所述输入光源波长的整数倍；

所述B输入第三分束器的输入端，所述第三分束器的第一输出端连接所述第二合束器的第二输入端，第三分束器的第一输出端和第二合束器的第二输入端的距离为所述输入光源波长的整数倍；

所述第三分束器的第二输出端连接第三合束器的第一输入端，第三分束器的第二输出端和第三合束器的第一输入端的距离为所述输入光源波长的整数倍；

所述第一分束器的第二输出端连接第三合束器的第二输入端，第一分束器的第二输出端和第三合束器的第二输入端的距离为所述输入光源1/2波长的奇数倍；