一種基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器的制造方法
【專利摘要】一種基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器，包括四個微環(huán)諧振器和三根直波導(dǎo)，第一直波導(dǎo)和第二直波導(dǎo)垂直相交，構(gòu)成直角坐標系，第三直波導(dǎo)與第一直波導(dǎo)平行；一個微環(huán)諧振器的硅基納米線微環(huán)位于直角坐標系第四象限，且位于第一直波導(dǎo)和第三直波導(dǎo)之間；第二個微環(huán)諧振器的硅基納米線微環(huán)位于該直角坐標系第三象限，其余兩個微環(huán)諧振器的硅基納米線微環(huán)位于直角坐標系第二象限。該優(yōu)先編碼器克服了傳統(tǒng)電學(xué)編碼器中的速度、功耗、門延時以及競爭與冒險等瓶頸問題，實現(xiàn)高速大容量的信息處理，容錯率好，并保持了器件體積小、功耗低和易集成的現(xiàn)代集成電路前提，能在光子通信和光子信息處理系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
【專利說明】-種基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種電光優(yōu)先編碼器，尤其涉及一種基于微環(huán) 諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，芯片或集成電路的集成度越來越高，集成元件的尺 寸進一步縮小，傳統(tǒng)電學(xué)器件的漏電與散熱問題無法很好的解決，線路的時鐘扭曲和電磁 干擾也越來越嚴重。人們要求的更快的處理速度已經(jīng)無法依靠采用電子做信息載體的電子 電路來得到，而光通信和光計算系統(tǒng)W光子作為信息載體，光子不帶電荷，它們之間不存在 電磁場相互作用。在自由空間中幾束光平行傳播、相互交叉?zhèn)鞑ィ舜酥g不發(fā)生干擾，光 信號傳輸?shù)牟⑿行允沟霉鈱W(xué)系統(tǒng)有比電學(xué)系統(tǒng)更寬的信息通道；用光互連代替導(dǎo)線互連、 光子硬件代替電子硬件、W光運算代替電運算，由光纖與各種光學(xué)元件構(gòu)成集成光路，可W 大大提高對數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲的能力，加上光子器件的低耗能，光子器件已經(jīng)引起了越 來越多科研人員的注意。
[0003] 在計算機系統(tǒng)中，為了區(qū)分一系列事物，將其中的每一個事物用一個二進制碼表 示，該就是編碼的含義。編碼器的邏輯功能就是產(chǎn)生該一系列二進制代碼。編碼器是通信 和計算網(wǎng)絡(luò)中必不可少的元件。光學(xué)編碼器對于光信息系統(tǒng)來說也是不可或缺的，但普通 編碼器的容錯性能較差，當同時輸入多個信號時，就會出現(xiàn)混亂或者錯誤的編碼。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種容錯率好的基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先 編碼器，在同時輸入多個信號的情況下，能夠依據(jù)事先確定的優(yōu)先級對優(yōu)先級最高的信號 進行編碼，不會出現(xiàn)混亂或者錯誤的編碼。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是；一種基于微環(huán)諧振器的新型4 線-2線電光優(yōu)先編碼器，包括四個微環(huán)諧振器和H根直波導(dǎo)，H根直波導(dǎo)中的第一直波導(dǎo) 和第二直波導(dǎo)垂直相交，構(gòu)成一個直角坐標系，第H直波導(dǎo)與第一直波導(dǎo)相平行，第H直波 導(dǎo)與第一直波導(dǎo)不相交；一個微環(huán)諧振器的娃基納米線微環(huán)位于該直角坐標系的第四象限 內(nèi)，且該娃基納米線微環(huán)位于第一直波導(dǎo)和第H直波導(dǎo)之間；第二個微環(huán)諧振器的娃基納 米線微環(huán)位于該直角坐標系的第H象限內(nèi)，其余兩個微環(huán)諧振器的娃基納米線微環(huán)沿平行 于第一直波導(dǎo)的方向位于該直角坐標系的第二象限內(nèi)，且該兩個微環(huán)諧振器中朝向第二直 波導(dǎo)的微環(huán)諧振器的娃基納米線微環(huán)位于第一直波導(dǎo)和第H直波導(dǎo)之間。
[0006] 本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器具有如下優(yōu)點： 1、利用光的自然特性實現(xiàn)電光編碼器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電學(xué)編碼器，沒有傳統(tǒng)電學(xué)器件的電 磁效應(yīng)W及寄生電阻電容的影響，可W實現(xiàn)高速大容量的信息處理。
[0007] 2、采用絕緣襯底上的娃材料SOI,即在Si〇2絕緣層上生長一層具有一定厚度的單 晶娃薄膜，利用SOI材料制成的娃波導(dǎo)，其芯層是Si (折射率為3. 45)，包層是Si化（折射 率為1.44)，包層和芯層的折射率相差很大，所W該波導(dǎo)對光場的限制能力很強，使得其彎 曲半徑可W很小，利于大規(guī)模集成。
[0008] 3、本4線-2線電光優(yōu)先編碼器僅由微環(huán)諧振器和H根直波導(dǎo)構(gòu)成，其中只有一個 交叉，除微環(huán)和一個交叉之外的損耗可W忽略不計，故整體器件損耗很小。
[0009] 4、本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器采用現(xiàn)有的CMOS工藝制成，器件體積小、功耗低、擴展 性好，便于與其他元件整合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器中第一微環(huán)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖3是本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器中第二微環(huán)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器中第H微環(huán)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖5是本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器中第四微環(huán)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖6是本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器中帶娃基熱光調(diào)制器的微環(huán)諧振器MRR的電極的結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0016] 圖7是本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器中帶娃基電光調(diào)制器的微環(huán)諧振器MRR的電極的結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中；1.第一微環(huán)諧振器，2.第二微環(huán)諧振器，3.第H微環(huán)諧振器，4.第四微環(huán)諧 振器，5. Si襯底,6. Si化層,7.加熱電極,8.娃波導(dǎo)； 11.第一輸入光波導(dǎo)，12.第一直通光波導(dǎo)，21.第二輸入光波導(dǎo)，22.第H輸入光波 導(dǎo),23.第二直通光波導(dǎo),24.第一下載光波導(dǎo)，31.第四輸入光波導(dǎo),32.第五輸入光波導(dǎo)， 33.第H直通光波導(dǎo)，34.第二下載光波導(dǎo)，41.第六輸入光波導(dǎo)，42.第H下載光波導(dǎo)， 43.第四直通光波導(dǎo)，44.第四下載光波導(dǎo)。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作詳細說明。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器，包括： 結(jié)構(gòu)如圖2所示的第一微環(huán)諧振器1，第一微環(huán)諧振器1包括第一娃基納米線微環(huán)7i、 第一輸入光波導(dǎo)11和第一直通光波導(dǎo)12 ;第一微環(huán)諧振器1帶有娃基電光調(diào)制器或娃基 熱光調(diào)制器； 結(jié)構(gòu)如圖3所示的第二微環(huán)諧振器2,第二微環(huán)諧振器2包括第二娃基納米線微環(huán)72、 第二輸入光波導(dǎo)21、第H輸入光波導(dǎo)22、第二直通光波導(dǎo)23和第一下載光波導(dǎo)24 ;第二輸 入波導(dǎo)21與第一直通光波導(dǎo)12相連；第二微環(huán)諧振器2帶有娃基電光調(diào)制器或娃基熱光 調(diào)制器； 結(jié)構(gòu)如圖4所示的第H微環(huán)諧振器3,第H微環(huán)諧振器3包括第H基納米線微環(huán)73、第 四輸入光波導(dǎo)31、第五輸入光波導(dǎo)32、第H直通光波導(dǎo)33和第二下載光波導(dǎo)34 ;第四輸入 波導(dǎo)31與第二微環(huán)諧振器2中的第二直通光波導(dǎo)23相連；第H微環(huán)諧振器3帶有娃基電 光調(diào)制器或娃基熱光調(diào)制器； 結(jié)構(gòu)如圖5所示的第四微環(huán)諧振器4,第四微環(huán)諧振器4包括第四娃基納米線微環(huán)74、 第六輸入光波導(dǎo)41、第四直通光波導(dǎo)43、第H下載光波導(dǎo)42和第四下載光波導(dǎo)44 ;第六輸 入光波導(dǎo)41與第H微環(huán)諧振器3中的第H直通光波導(dǎo)33相連；第H下載光波導(dǎo)42與第二 微環(huán)諧振器2中的第H輸入光波導(dǎo)22相連；第四下載光波導(dǎo)44與第H微環(huán)諧振器3中的 第五輸入光波導(dǎo)32相連；第四微環(huán)諧振器4帶有娃基電光調(diào)制器或娃基熱光調(diào)制器； 第一輸入光波導(dǎo)11、第一直通光波導(dǎo)12、第二輸入光波導(dǎo)21、第二直通光波導(dǎo)23、第四 輸入光波導(dǎo)31、第H直通光波導(dǎo)33、第六輸入光波導(dǎo)41和第四直通光波導(dǎo)43依次位于第 一直波導(dǎo)上；第二下載光波導(dǎo)34、第五輸入光波導(dǎo)32和第四下載光波導(dǎo)44依次位于第二 直波導(dǎo)上，該第二直波導(dǎo)與該第一直波導(dǎo)垂直相交，且第五輸入光波導(dǎo)32和第四下載光波 導(dǎo)44分別位于第一直波導(dǎo)的兩側(cè)；第一直波導(dǎo)和第二直波導(dǎo)構(gòu)成一個直角坐標系，第一娃 基納米線微環(huán)A和第二娃基納米線微環(huán)馬位于該直角坐標系的第H象限，且第一娃基納米 線微環(huán)A遠離該直角坐標系的縱坐標，第H娃基納米線微環(huán)73位于該直角坐標系的第二象 限，第四娃基納米線微環(huán)A位于該直角坐標系的第四象限；第一下載光波導(dǎo)24、第H輸入 光波導(dǎo)22和第H下載光波導(dǎo)42依次位于第H直波導(dǎo)上，該第H直波導(dǎo)與第一直波導(dǎo)相平 行，第H直波導(dǎo)和第二直波導(dǎo)不相交，第二娃基納米線微環(huán)7,和第四娃基納米線微環(huán)74位 于第一直波導(dǎo)和第H直波導(dǎo)圍成的區(qū)域內(nèi)。第一直波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)和第H直波導(dǎo)均為納 米線波導(dǎo)。
[0020] 帶娃基熱光調(diào)制器的微環(huán)諧振器MRR的電極，如圖6所示，Si襯底5上生長有Si化 層6, Si〇2層6上設(shè)有SOI材料制成的娃波導(dǎo)8, SiO 2層6上還設(shè)有加熱電極7,加熱電極7 與Si化層6之間形成一個空腔，娃波導(dǎo)8位于該空腔內(nèi)；在加熱電極7的引線上施加電壓， 會有電流通過加熱電極7,使得加熱電極7產(chǎn)生熱量，通過熱福射的方式改變娃基光波導(dǎo)的 溫度，從而改變環(huán)形波導(dǎo)的有效群折射率Ng，繼而改變MRR的諧振波長，實現(xiàn)動態(tài)濾波。 [002。 帶娃基電光調(diào)制器的微環(huán)諧振器MRR的電極，如圖7所示，此種調(diào)制機構(gòu)下的光波 導(dǎo)是p-i-n結(jié)構(gòu)，在兩端慘雜的P區(qū)和n區(qū)接高速電極，一旦在電極引線上施加電壓，將會 在光波導(dǎo)中產(chǎn)生一個由正極到負極的電場，該電場會導(dǎo)致載流子的漂移運動，W此改變娃 基光波導(dǎo)中的載流子濃度，從而改變環(huán)形波導(dǎo)的有效群折射率Ng，繼而改變MRR的諧振波 長，實現(xiàn)動態(tài)濾波。
[0022] 可見，娃基熱光調(diào)制器和娃基電光調(diào)制器的調(diào)制原理不相同，娃基熱光調(diào)制器是 依靠改變娃基光波導(dǎo)的溫度來改變波導(dǎo)的有效群折射率。娃基電光調(diào)制器是依靠改變軌跡 光波導(dǎo)中的載流子濃度來改變波導(dǎo)的折射率。由于熱福射所用的時間遠遠大于非平衡載流 子的壽命。所W電光調(diào)制的速度遠遠快于熱光調(diào)制的速度，但因為對波導(dǎo)慘雜的原因，電光 調(diào)制器的結(jié)構(gòu)要比熱光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，制作過程也更復(fù)雜。故一般在需要高速的情 形下使用娃基電光調(diào)制，而在對器件響應(yīng)速度要求不高的場合采用娃基熱光調(diào)制。
[0023] 第一娃基納米線微環(huán)A、第二娃基納米線微環(huán)72、第H娃基納米線微環(huán)73和第四 娃基納米線微環(huán)A的結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同，未調(diào)制時，該四個娃基納米線微環(huán)都在同一波長 處諧振，該波長即為輸入光信號的波長。
[0024] 下面通過分析光信號在圖2、圖3、圖4和圖5所示的微環(huán)諧振器中光的傳輸過程， 簡要說明本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器的工作原理： 對于圖2所示的第一微環(huán)諧振器1，假定光信號由第一輸入光波導(dǎo)11輸入，當光信號經(jīng) 過禪合區(qū)(第一輸入光波導(dǎo)11、第一直通光波導(dǎo)12和第一娃基納米線微環(huán)A距離最近的一 個范圍)時，光信號通過倏逝場禪合作用進入第一娃基納米線微環(huán)A中，第一娃基納米線微 環(huán)A中的光信號也會通過倏逝場禪合作用禪合進入第一直通光波導(dǎo)12中。對于滿足諧振 條件（mX l=NgX化X R，式中的Ng表示群折射率）的光信號，在從微環(huán)禪合到第一直通光波 導(dǎo)12時，由于兩路光信號的相位差導(dǎo)致的相消干涉，會在第一直通光波導(dǎo)12中發(fā)生消光現(xiàn) 象；而不滿足該諧振條件的光由于相位差不能滿足相消干涉條件，故光信號可W看作毫無 影響的通過禪合區(qū)從第一直通光波導(dǎo)12輸出； 對于圖3所示的第二微環(huán)諧振器2,假定光信號由第二輸入光波導(dǎo)21輸入，當光信號 經(jīng)過禪合區(qū)(第二輸入光波導(dǎo)21、第二直通光波導(dǎo)23和第二娃基納米線微環(huán)72距離最近的 一個范圍)時，光信號通過倏逝場禪合作用進入第二娃基納米線微環(huán)72中，第二娃基納米線 微環(huán)7,中的光信號也會通過倏逝場禪合作用禪合進入第二直通光波導(dǎo)23和第一下載光波 導(dǎo)24中。對于滿足諧振條件（mX l=NgX化XR)的光信號，在從微環(huán)禪合到第二直通光波導(dǎo) 23時，由于兩路光信號的相位差，光信號與第二輸入光波導(dǎo)21中未被禪合進入第二娃基納 米線微環(huán)72的部分相消，故而在第二直通光波導(dǎo)23中檢測不到諧振波長處的光波，對應(yīng)波 長的光波會被下載到第一下載光波導(dǎo)24中輸出；而不滿足諧振條件的光可W看作毫無影 響的通過禪合區(qū)從第二直通光波導(dǎo)23輸出。當光信號從第H輸入光波導(dǎo)22輸入時，光信 號通過倏逝場禪合作用進入第二娃基納米線微環(huán)72中，第二娃基納米線微環(huán)馬中的光信號 也會通過倏逝場禪合作用禪合進入第二直通光波導(dǎo)23和第一下載光波導(dǎo)24中。對于滿足 諧振條件（mX l=NgX化XR)的光信號，在從微環(huán)禪合到第一下載光波導(dǎo)24時，由于兩路光 信號的相位差，光信號與第H輸入光波導(dǎo)22中未被禪合進入第二娃基納米線微環(huán)7,的部 分相消，故而在第一下載光波導(dǎo)24中檢測不到諧振波長處的光波，對應(yīng)波長的光波會被下 載到第二直通光波導(dǎo)23中輸出；而不滿足諧振條件的光可W看作毫無影響的通過禪合區(qū) 從第一下載光波導(dǎo)24輸出； 對于圖4所示的第H微環(huán)諧振器3,假定光信號由第四輸入光波導(dǎo)31輸入，當光信號 經(jīng)過禪合區(qū)(第四輸入光波導(dǎo)31、第H直通光波導(dǎo)33和第H娃基納米線微環(huán)73距離最近的 一個范圍)時，光信號通過倏逝場禪合作用進入第H娃基納米線微環(huán)73中，第H娃基納米線 微環(huán)73中的光信號也會通過倏逝場禪合作用禪合進入第H直通光波導(dǎo)33和第二下載光波 導(dǎo)34中。對于滿足諧振條件（mX l=NgX化XR)的光信號，在從微環(huán)禪合到第H直通光波導(dǎo) 33時，由于兩路光信號的相位差，光信號與第四輸入光波導(dǎo)31中未被禪合進入第H娃基納 米線微環(huán)73的部分相消，故而在第H直通光波導(dǎo)33中檢測不到諧振波長處的光波，對應(yīng)波 長的光波會被下載到第二下載光波導(dǎo)34中輸出；而不滿足諧振條件的光可W看作毫無影 響的通過禪合區(qū)從第H直通光波導(dǎo)33輸出。而當光信號從第五輸入光波導(dǎo)32輸入時，光 信號通過倏逝場禪合作用進入第H娃基納米線微環(huán)73中，第H娃基納米線微環(huán)73中的光信 號也會通過倏逝場禪合作用禪合進入第H直通光波導(dǎo)33和第二下載光波導(dǎo)34中。對于滿 足諧振條件（mXl=NgX化XR)的光信號，在從微環(huán)禪合到第二下載光波導(dǎo)34時，由于兩路 光信號的相位差，光信號與第五輸入光波導(dǎo)32中未被禪合進入第H娃基納米線微環(huán)73的 部分相消，故而在第二下載光波導(dǎo)34中檢測不到諧振波長處的光波，對應(yīng)波長的光波會被 下載到第H直通光波導(dǎo)33中輸出；而不滿足諧振條件的光可W看作毫無影響的通過禪合 區(qū)從第二下載光波導(dǎo)34輸出。
[0025] 對于圖5所示的第四微環(huán)諧振器4,假定光信號由第六輸入光波導(dǎo)41輸入，當光信 號經(jīng)過禪合區(qū)(第六輸入光波導(dǎo)41、第四直通光波導(dǎo)43和第四娃基納米線微環(huán)74距離最近 的一個范圍)時，光信號通過倏逝場禪合作用進入第四娃基納米線微環(huán)A中，第四娃基納米 線微環(huán)A中的光信號也會通過倏逝場禪合作用禪合進入第H下載光波導(dǎo)42和第四下載光 波導(dǎo)44中。同樣的，對于滿足諧振波長的光波會被微環(huán)完全下載，由于第H下載光波導(dǎo)42、 第四下載光波導(dǎo)44相對于第四娃基納米線微環(huán)74是等價的，所W第四娃基納米線微環(huán)馬 會將輸入光信號的光功率均分為兩份分別從第H下載光波導(dǎo)42和第四下載光波導(dǎo)44直波 導(dǎo)輸出；而對于不滿足諧振條件的光將毫無影響的通過禪合區(qū)從第四直通光波導(dǎo)43輸出。
[0026] 上面分析的是靜態(tài)的微環(huán)諧振器工作特性，總結(jié)而言，微環(huán)諧振器會固定的是某 些波長(滿足諧振條件的波長）的信號被下載，某些波長的信號直通(不滿足諧振條件的波 長);本器件工作時，還需要微環(huán)諧振器的諧振波長動態(tài)可調(diào)。由諧振條件 看出，改變娃基納米線微環(huán)半徑R和有效群折射率都將改變娃基納米線微環(huán)的諧振波 長。此處通過調(diào)節(jié)微環(huán)波導(dǎo)的有效群折射率來改變娃基納米線微環(huán)的諧振波長。有效 群折射率與制造娃基納米線微環(huán)材料的折射率有關(guān)，而改變該材料的折射率有兩種方法： 一是對材料加熱，改變材料的溫度，利用熱光效應(yīng)改變材料折射率，即上述的娃基熱光調(diào)制 器；二是利用電光效應(yīng)通過載流子注入改變材料的折射率，即上述的娃基電光調(diào)制器。由于 熱調(diào)制速度受熱對流速度影響，而電調(diào)制速度取決于載流子壽命，故電調(diào)制速度較快，在高 速系統(tǒng)中采用電調(diào)制。
[0027] W熱調(diào)制機構(gòu)為例說明本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器的工作過程： 在第一微環(huán)諧振器1的第一輸入光波導(dǎo)11輸入處于工作波長的連續(xù)穩(wěn)定光信號。然 后在每個微環(huán)諧振器的熱調(diào)制機構(gòu)上加載待編碼的電信號，當該電信號編碼為低電平，即 邏輯"0"時，熱光調(diào)制器的電極上沒有電流通過，不產(chǎn)生熱效應(yīng)，光波導(dǎo)的折射率不受影響； 當該電信號編碼為高電平，即邏輯"1"時，在電場作用下，熱光調(diào)制器的電極上有電流通過， 產(chǎn)生熱效應(yīng)，通過熱福射對光波導(dǎo)起到了加熱的效果，于是光波導(dǎo)的折射率發(fā)生了變化，從 而可W改變微環(huán)諧振器的諧振波長。
[002引假如某微環(huán)諧振器在調(diào)制電信號為低電平時的狀態(tài)為邏輯'0'，此時微環(huán)諧振器 諧振。調(diào)制電信號為高電平時的狀態(tài)為邏輯'1'，此時微環(huán)諧振器不諧振；假定輸出端口有 光信號輸出時用邏輯'r表示，輸出端口無光信號輸出時用邏輯'0'表示；該樣每個微環(huán)諧 振器都有'0'和'r兩種狀態(tài)，對于組合起來的各種狀態(tài)，在H個輸出端口，即第一下載光 波導(dǎo)24、第二下載光波導(dǎo)34和第四直通光波導(dǎo)43均有相應(yīng)的光信號輸出狀態(tài)與之對應(yīng)。 記加載在第一微環(huán)諧振器1熱調(diào)制機構(gòu)上的電信號邏輯值為馬，記加載在第二微環(huán)諧振器 2熱調(diào)制機構(gòu)上的電信號邏輯值為屯，記加載在第H微環(huán)諧振器3熱調(diào)制機構(gòu)上的電信號 邏輯值為與，記加載在第四微環(huán)諧振器4熱調(diào)制機構(gòu)上的電信號邏輯值為馬，記第一下載光 波導(dǎo)24的輸出光信號記為1S，記第二下載光波導(dǎo)34的輸出光信號記為&，記第四直通光波 導(dǎo)43的輸出光信號記為A
[0029] 本優(yōu)先編碼器加載的電信號為馬，知與，馬。對應(yīng)的加載在娃基納米線微環(huán)馬 的娃基熱光調(diào)制器上，與加載在娃基納米線微環(huán)么的娃基熱光調(diào)制器上，力日載在娃基 納米線微環(huán)么娃基熱光調(diào)制器上，馬加載在娃基納米線微環(huán)么的娃基熱光調(diào)制器上。優(yōu) 先級的順序由各個微環(huán)的位置順序決定，該位置順序決定了光信號到達每個微環(huán)的先后順 序，該順序越靠前，優(yōu)先級越高；從而達到了按優(yōu)先級優(yōu)先編碼的目的。故本優(yōu)先編碼器對 應(yīng)的優(yōu)先級為馬>么> 毎> 馬。
[0030] 當為低電平時（/,=0)，對應(yīng)第一微環(huán)諧振器1在輸入光波波長處諧振，由對圖2 的分析可知，該波長光波在禪合區(qū)會被消光，即第一直通光波導(dǎo)12中的光信號為'0'，第二 微環(huán)諧振器2中的第二輸入光波導(dǎo)21中光信號功率為'r，所W無論4、與、馬為何種狀態(tài)， 輸出端口 1S、巧勻檢測不到光波輸出（護護0); 當為高電平時（馬=1)，對應(yīng)第一微環(huán)諧振器1受到調(diào)制，其諧振波長偏離光波波長， 故輸入的光波繼續(xù)向前傳播，第一直通光波導(dǎo)12中光信號功率為'r，第二微環(huán)諧振器2中 的第二輸入光波導(dǎo)21中光信號功率為'1'，當屯為低電平時（屯=0)，對應(yīng)第二微環(huán)諧振器 2在輸入光波波長處諧振，由對附圖3的分析可知，第二直通光波導(dǎo)23中光功率為'0'，而 第一下載光波導(dǎo)24中光信號功率為'1'。因此無論與、馬處于何種狀態(tài)，輸入光波都將完 全被第二微環(huán)諧振器2下載，并由1S端口輸出（1S=1，&=〇)。
[003。 當馬、屯為高電平時（/產(chǎn)1，屯=1)，對應(yīng)第一微環(huán)諧振器1和第二微環(huán)諧振器2均受 到調(diào)制，微環(huán)諧振波長偏離光波波長，故輸入的光波繼續(xù)向前傳播，第H微環(huán)諧振器3的第 四輸入光波導(dǎo)31中光信號功率為'1'。當與為低電平時（/,=0)，對應(yīng)第H微環(huán)諧振器3在 輸入光波波長處諧振，由對附圖4的分析可知，第H直通光波導(dǎo)33中光信號的功率為'0'， 第二下載光波導(dǎo)34中光信號的功率為'r。無論馬處于何種狀態(tài)，輸入光波都將完全被第 H微環(huán)諧振器3完全下載，由&端口輸出（&=0, &=1)。
[00礎(chǔ) 當馬、屯、/為高電平時（馬=1，屯 =1，/尸1 )，對應(yīng)第一微環(huán)諧振器1、第二微環(huán)諧振 器2和第H微環(huán)諧振器3受到調(diào)制，該H個微環(huán)諧振器的諧振波長偏離光波波長，故輸入 的光波繼續(xù)向前傳播，第四微環(huán)諧振器4的第六輸入光波導(dǎo)41中光信號功率為'1'。當馬 為低電平時（馬=0)，對應(yīng)第四微環(huán)諧振器4在輸入光波波長處諧振，由對圖5的分析可知， 輸入光波將被微環(huán)下載，并均分成兩份由第H下載光波導(dǎo)42和第四下載光波導(dǎo)44同時輸 出，第H下載光波導(dǎo)42、第四下載光波導(dǎo)44中光信號的功率為'1'。由于此時的第二微環(huán) 諧振器2和第H微環(huán)諧振器3均不諧振，從第H輸入光波導(dǎo)22和第五輸入光波導(dǎo)32輸入 的光信號將直通并由第一下載光波導(dǎo)24和第二下載光波導(dǎo)34輸出，最終從1S、&端口輸出 (護護1)。
[003引若馬、屯、與、/期為高電平時（/產(chǎn)1，屯=1，與=1，馬=1)，對應(yīng)的第一微環(huán)諧振器1、 第二微環(huán)諧振器2、第H微環(huán)諧振器3和第四微環(huán)諧振器4均受到調(diào)制，輸入光波將直接從 直通光波導(dǎo)輸出，最終由瓜品口輸出（先1，lS=&=0)。此時，本發(fā)明電光優(yōu)先編碼器未工作。
[0034] 依據(jù)上面的工作狀態(tài)描述，做出表1所示的本4線-2線電光優(yōu)先編碼器的邏輯真 值表。
[0035] 表1本4線-2線電光優(yōu)先編碼器的邏輯真值表

【權(quán)利要求】
1. 一種基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器，其特征在于，包括四個微環(huán) 諧振器和三根直波導(dǎo)，三根直波導(dǎo)中的第一直波導(dǎo)和第二直波導(dǎo)垂直相交，構(gòu)成一個直角 坐標系，第三直波導(dǎo)與第一直波導(dǎo)相平行，第三直波導(dǎo)與第一直波導(dǎo)不相交；一個微環(huán)諧振 器的硅基納米線微環(huán)位于該直角坐標系的第四象限內(nèi)，且該硅基納米線微環(huán)位于第一直波 導(dǎo)和第三直波導(dǎo)之間；第二個微環(huán)諧振器的硅基納米線微環(huán)位于該直角坐標系的第三象限 內(nèi)，其余兩個微環(huán)諧振器的硅基納米線微環(huán)沿平行于第一直波導(dǎo)的方向位于該直角坐標系 的第二象限內(nèi)，且該兩個微環(huán)諧振器中朝向第二直波導(dǎo)的微環(huán)諧振器的硅基納米線微環(huán)位 于第一直波導(dǎo)和第三直波導(dǎo)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器，其特征在 于，硅基納米線微環(huán)位于直角坐標系第三象限、且遠離第二波導(dǎo)的微環(huán)諧振器為第一微環(huán) 諧振器（1)，第一微環(huán)諧振器（1)包括第一娃基納米線微環(huán)（4)、第一輸入光波導(dǎo)（11)和第 一直通光波導(dǎo)（12);第一微環(huán)諧振器（1)帶有娃基電光調(diào)制器或娃基熱光調(diào)制器；第一輸 入光波導(dǎo)（11)和第一直通光波導(dǎo)（12)均位于第一直波導(dǎo)上，且第一輸入光波導(dǎo)（11)遠離 第二直波導(dǎo)，第一直通光波導(dǎo)（12)與第二微環(huán)諧振器（2)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器，其特征 在于，所述的第二微環(huán)諧振器（2)包括第二硅基納米線微環(huán)（石）、第二輸入光波導(dǎo)（21)、 第三輸入光波導(dǎo)（22)、第二直通光波導(dǎo)（23)和第一下載光波導(dǎo)（24);第二硅基納米線微 環(huán)（石）位于直角坐標系第三象限、且位于第一直波導(dǎo)和第三直波導(dǎo)之間；第二輸入光波導(dǎo) (21)和第二直通光波導(dǎo)（23)沿朝向第二直波導(dǎo)的方向依次位于第一直波導(dǎo)上，第二輸入波 導(dǎo)（21)與第一直通光波導(dǎo)（12 )相連；第一下載光波導(dǎo)（24)和第三輸入光波導(dǎo)（22 )沿朝向 第二直波導(dǎo)的方向依次位于第三直波導(dǎo)上，第二直通光波導(dǎo)（23)與第三微環(huán)諧振器（3)相 連，第三輸入光波導(dǎo)（22)與第四微環(huán)諧振器（4)相連，第二微環(huán)諧振器（2)帶有硅基電光調(diào) 制器或硅基熱光調(diào)制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器，其特征在 于，所述的第三微環(huán)諧振器（3)包括第三硅基納米線微環(huán)（石）、第四輸入光波導(dǎo)（31)、第五 輸入光波導(dǎo)（32)、第三直通光波導(dǎo)（33)和第二下載光波導(dǎo)（34);第三硅基納米線微環(huán)（厶） 位于直角坐標系的第二象限，第四輸入光波導(dǎo)（31)和第三直通光波導(dǎo)（33)沿朝向第二直 波導(dǎo)的方向依次位于第一直波導(dǎo)上，第四輸入波導(dǎo)（31)與第二直通光波導(dǎo)（23)相連；第 五輸入光波導(dǎo)（32)和第二下載光波導(dǎo)（34)沿遠離第一直波導(dǎo)的方向依次位于第二直波導(dǎo) 上，第五輸入光波導(dǎo)（32)和第三直通光波導(dǎo)（33)均與第四微環(huán)諧振器（4)相連，第三微環(huán) 諧振器（3)帶有硅基電光調(diào)制器或硅基熱光調(diào)制器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微環(huán)諧振器的新型4線-2線電光優(yōu)先編碼器，其特征在 于，所述的第四微環(huán)諧振器（4)包括第四硅基納米線微環(huán)（人）、第六輸入光波導(dǎo)（41)、第四 直通光波導(dǎo)（43)、第三下載光波導(dǎo)（42)和第四下載光波導(dǎo)（44);第四硅基納米線微環(huán)（74) 位于直角坐標系的第四象限；第六輸入光波導(dǎo)（41)和第四直通光波導(dǎo)（43)沿朝向第二直 波導(dǎo)的方向依次位于第一直波導(dǎo)上；第四下載光波導(dǎo)（44)位于第二直波導(dǎo)上，第三下載光 波導(dǎo)（42)位于第三直波導(dǎo)上；第六輸入光波導(dǎo)（41)與第三直通光波導(dǎo)（33)相連；第三下 載光波導(dǎo)（42)與第三輸入光波導(dǎo)（22)相連；第四下載光波導(dǎo)（44)與第五輸入光波導(dǎo)（32) 相連；第四微環(huán)諧振器（4)帶有硅基電光調(diào)制器或硅基熱光調(diào)制器。
【文檔編號】G02B6/122GK104503184SQ201410774668
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】田永輝, 李德釗, 吳小所, 趙永鵬, 劉子龍, 肖恢芙, 趙國林 申請人:蘭州大學(xué)