[发明专利]光学二进制进位加法器

摘要

光学二进制进位加法器属于光加法器的技术领域。其特征在于，它是一个使用相干光束作为信息载体的加法器，利用光的可叠加性和光程差形成的干涉实现计算的加法器，由6个光输入元件、2个光输出元件、5个光分束槽、5个光合束槽和3个门光路元件组成，与传统电子加法器相比，具有计算速度更快，功耗更低和可扩展性更强的特点。

主权项

光学二进制进位加法器，其特征在于，含有：6个光输入元件(I1、I2、I3、I4、I5、I6)，2个光输出元件(O1、O2)，5个光分束槽(D1、D2、D3、D4、D5)，5个光合束槽(C1、C2、C3、C4、C5)和3个门光路元件(S1、S2、S3)组成，所述各元件之间的距离为所用相干光束的一个或半个波长的整数倍，其中：所述光输入元件、光输出元件采用偏振光纤或波导；所述光分束槽、光合束槽是一种刻蚀有SiO2膜以分别实现光路的分束或合束的硅片；所述门光路元件是在圆形微腔结构或者纳米金属颗粒的表面等离子体上使用纳米加工技术实现的；其中：第一个光输入元件(I1)与第一个光分束槽(D1)的输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第二个光输入元件(I2)与第二个光分束槽(D2)的输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第三个光输入元件(I3)与第三个光分束槽(D3)的输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第四个光输入元件(I4)与第一个门光路元件(S1)的输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第五个光输入元件(I5)与第二个门光路元件(S2)的输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第六个光输入元件(I6)与第三个门光路元件(S3)的输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第一个光分束槽(D1)的第一个输出端与第一个光合束槽(C1)的第一个输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍，而该第一个光分束槽(D1)的第二个输出端与第二个光合束槽(C2)的第二个输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第二个光分束槽(D2)的第一个输出端与第一个光合束槽(C1)的第二个输入端相连，距离为相干光的半个波长的整数倍，而该第二个光分束槽(D2)的第二个输出端与第二个光合束槽(C2)的第一个输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第三个光分束槽(D3)的第一个输出端与第三个光合束槽(C3)的第二个输入端相连，距离为相干光的半个波长的整数倍，而该第三个光分束槽(D3)的第二个输出端与第四个光合束槽(C4)的第一个输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第四个光分束槽(D4)的输入端与第一个门光路元件(S1)的输出端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍，而该第四个光分束槽(D4)的一个输出端与所述第三个光合束槽(C3)的第一个输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第五个光分束槽(D5)的输入端与第二个门光路元件(S2)的输出端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍，而该第五个光分束槽(D5)的第一个输出端与第五个光合束槽(C5)的第二个输入端相连，距离为相干光的半个波长的整数倍，而该第五个光分束槽(D5)的第二个输出端和第三个门光路元件(S3)的控制端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第一个光合束槽(C1)的输出端与所述第一个门光路元件(S1)的控制端相连，距离任意；第二个光合束槽(C2)的输出端与所述第四个光合束槽(C4)的第二个输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第三个光合束槽(C3)的输出端与所述第二个门光路元件(S2)的控制端相连，距离任意；第四个光合束槽(C4)的输出端与所述第五个光合束槽(C5)的第一个输入端相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第五个光合束槽(C5)的输出端与第一个光输出元件(O1)相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；第三个门光路元件(S3)的输出端与第二个光输出元件(O2)相连，距离为相干光的一个波长的整数倍；所述光学二进制进位加法器使用相干光束作为信息的载体，有光即为1，无光即为0，光源为单纵模偏振激光器；所述光分束槽在每次分束之后，其相位信息不变，振幅变为原来的一半；所述光合束槽进行相干叠加：若：两束输入光束的振幅相同，但在纵轴上相位相反，则输出光强为0；若：两束输入光束的振幅相同，光程差为波长λ的整数倍，则相干增强。