专利名称：基于四波混频效应的微环谐振腔结构全光逻辑与门的制作方法
技术领域：
本发明涉及光子器件技术领域，尤其涉及一种基于四波混频效应来提高工作速率 的微环谐振腔结构全光逻辑与门。
背景技术：
全光逻辑门是未来光计算中的基本逻辑单元，是关键的核心器件。类似于电子学 中的逻辑门，全光逻辑门是以波导中的光子作为信息的载体，通过控制泵浦光来调制信号 光的输出。波导的各个输入输出端的对应关系可以构成一个真值表，其中逻辑状态(“0” 或“1”)由端口的泵浦光和信号光的光功率决定高功率对应逻辑值“1”，而低功率对应逻 辑值“0”。而与逻辑的如下真值表所示当控制信号A、B都为“1”时，对应的信号C为“1”， 当控制信号A，B至少一个不为“1”时，对应的信号C为“0”。
权利要求
1.一种基于四波混频效应的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其光学波导结构包括纳米 线波导(1)、微环谐振腔(2)和它们之间的间隙(3)，其特征在于，两束泵浦光在微环谐振腔 (2)中发生四波混频效应，在其边带产生新波长的卫星光和共轭光，该卫星波和共轭波从微 环谐振腔⑵中耦合到纳米线波导(1)，并作为信号光在纳米线波导⑴的输出端被探测 到，利用泵浦光与卫星光光强之间的对应关系可得到相应的逻辑关系工作时，泵浦光的波 长调整为微环谐振腔( 的谐振波长，并调制成为归零信号，泵浦光通过纳米线波导(1)耦 合进微环谐振腔O)；当两束泵浦光功率同时较高，即逻辑值同时为“1”时，在微环谐振腔 (2)内会发生四波混频效应，产生新波长的卫星光，并且卫星光会部分耦合到纳米线波导 (1)，并且在输出端被探测到，其对应的逻辑值为“1”；当两束泵浦光功率不同时为高功率， 或者都为低功率时，其对应的逻辑值为“ 1，，和“0”，及“0”和“0”，在微环谐振腔O)内不会 发生四波混频效应，在纳米线波导(1)的输出端探测不到卫星光，其对应的逻辑值为“0”; 因此，泵浦光产生卫星光的光功率与两束泵浦光的光强之间的对应关系可构成相应的“与” 逻辑对应关系。
2.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于该微环谐振腔 结构全光逻辑与门制作在绝缘体上的硅SOI或砷化镓衬底上。
3.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于该微环谐振腔 结构全光逻辑与门的光学波导结构适用于满足单模传输条件的脊型和条形波导结构。
4.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于所述间隙(3) 是在纳米线波导(1)与微环谐振腔( 之间刻蚀出的特定的间隙(3)，使微环谐振腔(2)满 足临界耦合条件，将处在谐振波长的光波可完全耦合进微环谐振腔(2)。
5.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于两束泵浦光在 微环谐振腔O)中会发生四波混频效应，在其边带会产生新波长的卫星光和共轭光，该卫 星波和共轭波都可作为信号光通过纳米线波导(1)输出，并最终被探测，其中由于卫星光 的波长转换效率较高，通常利用卫星光作为信号光。
6.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于两束泵浦光分 别经过调制后耦合进微环谐振腔( ，当其功率均为高功率时，即对应的逻辑值均为“1” 时，在微环谐振腔O)内会发生四波混频效应，产生新波长的卫星光，并且部分卫星光会耦 合到纳米线波导(1)，并且在输出端被探测到，其对应的逻辑值为“1”。
7.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于两束泵浦光分 别经过调制后耦合进微环谐振腔( ，当其功率只有一个为高功率时，即对应的逻辑值为 “ 1 ”和“0”或“0”和“ 1 ”，此时微环谐振腔O)内不能发生四波混频效应，因此在纳米线波 导(1)的输出端探测不到卫星光，其对应的逻辑值为“0”。
8.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于两束泵浦光分 别经过调制后耦合进微环谐振腔(2)，当其功率均为低功率时，即对应的逻辑值均为“0”， 在微环谐振腔( 内不会发生四波混频效应，在纳米线波导(1)的输出端探测不到卫星光， 其对应的逻辑值为“0”。
9.根据权利要求1所述的微环谐振腔结构全光逻辑与门，其特征在于该微环谐振腔 结构全光逻辑与门采用微环谐振腔结构，利用微环谐振腔的光强谐振增强效应，能有效降 低泵浦光的工作光功率。
全文摘要
本发明涉及光子器件技术领域，公开了一种基于四波混频效应来提高工作速率的微环谐振腔结构全光逻辑与门。两束经过调制的泵浦光经过纳米线波导耦合进微环谐振腔并发生四波混频效应，产生新波长的卫星光。通过对卫星光的探测可以找出其与这两束泵浦光光功率的对应关系，从而得到相应的逻辑对应关系，最终实现“与”逻辑运算功能。利用本发明，克服了自由载流子寿命对器件工作速率的限制，提高了器件的工作速率。
文档编号G02F1/355GK102053450SQ200910237088
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者翟耀, 陈少武 申请人:中国科学院半导体研究所