高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，它為一種五端口的二維光子晶體，包括一個(gè)非線性腔單元和一個(gè)Y型與邏輯門(mén)單元；它由一個(gè)參考光輸入端、兩個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸入端、一個(gè)閑置端和一個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸出端組成；非線性腔單元與Y型與邏輯門(mén)單元耦合連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易與其它光子晶體器件進(jìn)行集成，不僅可實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的光子晶體與邏輯門(mén)功能，而且高、低邏輯輸出對(duì)比度高，廣泛應(yīng)用于光通信波段。
【專利說(shuō)明】高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二維光子晶體、光學(xué)與邏輯門(mén)
【背景技術(shù)】
[0002]1987年，美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室的E.Yablonovitch在討論如何抑制自發(fā)輻射和Princeton大學(xué)的S.John在討論光子區(qū)域各自獨(dú)立地提出了光子晶體(PhotonicCrystal)的概念。光子晶體是一種介電材料在空間中呈周期性排列的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，通常由兩種或兩種以上具有不同介電常數(shù)材料構(gòu)成的人工晶體。
[0003]隨著光子晶體的提出和深入研宄，人們可以更靈活、更有效地控制光子在光子晶體材料中的運(yùn)動(dòng)。在與傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝和集成電路技術(shù)相結(jié)合下，人們通過(guò)設(shè)計(jì)與制造光子晶體及其器件不斷的往全光處理飛速邁進(jìn)，光子晶體成為了光子集成的突破口。1999年12月，美國(guó)權(quán)威雜志《科學(xué)》將光子晶體評(píng)為1999年十大科學(xué)進(jìn)展之一，也成為了當(dāng)今科學(xué)研宄領(lǐng)域的一個(gè)研宄熱點(diǎn)。
[0004]全光邏輯器件主要包括基于光放大器的邏輯器件、非線性環(huán)形鏡邏輯器件、薩格納克干涉式邏輯器件、環(huán)形腔邏輯器件、多模干涉邏輯器件、耦合光波導(dǎo)邏輯器件、光致異構(gòu)邏輯器件、偏振開(kāi)關(guān)光邏輯器件、傳輸光柵光邏輯器件等。這些光邏輯器件對(duì)于發(fā)展大規(guī)模集成光路來(lái)說(shuō)都有體積大的共同缺點(diǎn)。隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的提高，人們還發(fā)展研宄出了量子光邏輯器件、納米材料光邏輯器件和光子晶體光邏輯器件，這些邏輯器件都符合大規(guī)模光子集成光路的尺寸要求，但對(duì)于現(xiàn)代的制作工藝來(lái)說(shuō)，量子光邏輯器件與納米材料光邏輯器件在制作上存在很大的困難，而光子晶體光邏輯器件則在制作工藝上具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，光子晶體邏輯器件是一個(gè)備受矚目的研宄熱點(diǎn)，它極有可能在不久將來(lái)取代目前正廣泛使用的電子邏輯器件。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，高低邏輯輸出對(duì)比度高，易與其它光子晶體器件集成的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)。
[0006]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)為一種五端口的二維光子晶體，包括一個(gè)非線性腔單元和一個(gè)Y型與邏輯門(mén)單元；它由一個(gè)參考光輸入端、兩個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸入端、一個(gè)閑置端和一個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸出端構(gòu)組成；所述的非線性腔單元與所述的Y型與邏輯門(mén)單元耦合連接。
[0008]所述非線性腔單元所述的非線性腔單元為一個(gè)二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔；該非線性腔單元由一個(gè)參考光輸入端、一個(gè)中間信號(hào)輸入端、一個(gè)閑置端和系統(tǒng)信號(hào)輸出端組成。
[0009]所述的Y型與邏輯門(mén)單元由兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)中間信號(hào)輸出端組成。
[0010]所述的二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔由高折射率介質(zhì)柱組成二維的光子晶體“十字”交叉波導(dǎo)四端口網(wǎng)絡(luò)，所述四端口網(wǎng)絡(luò)的左端為參考光輸入端，下端為中間信號(hào)輸入端，上端為系統(tǒng)信號(hào)輸出端，右端為閑置端口 ；通過(guò)交叉波導(dǎo)中心沿兩波導(dǎo)方向放置兩相互正交的準(zhǔn)一維光子晶體結(jié)構(gòu)；在交叉波導(dǎo)的中部設(shè)置有介質(zhì)柱，該介質(zhì)柱為非線性材料，所述非線性介質(zhì)柱的橫截面為矩形、多邊形、圓形或者橢圓形，其折射率為3.4或者大于2的值；緊貼中心非線性桿且靠近信號(hào)輸出端的一根長(zhǎng)方形線性桿的介電常數(shù)與中心非線性桿在弱光條件下的介電常數(shù)相等；所述準(zhǔn)一維光子晶體結(jié)構(gòu)與非線性介質(zhì)柱構(gòu)成波導(dǎo)缺陷腔。
[0011]所述的二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔中心由十二根長(zhǎng)方形高線性介質(zhì)柱與一根矩形非線性介質(zhì)柱在縱、橫兩個(gè)波導(dǎo)方向呈準(zhǔn)一維光子晶體排列，矩形非線性介質(zhì)柱與相鄰的四根長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相貼，距離為0，而兩兩相鄰的長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相距0.2668d0
[0012]所述的光子晶體與邏輯門(mén)為三端口波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的光子晶體結(jié)構(gòu)，所述三端口網(wǎng)絡(luò)的下端分別為兩個(gè)信號(hào)輸入端，上端為中間信號(hào)輸出端；所述三端口波導(dǎo)的交匯處設(shè)置了一根非線性材料的介質(zhì)柱，該介質(zhì)柱為圓形非線性介質(zhì)柱；所述非線性介質(zhì)柱的半徑與其它線性介質(zhì)柱半徑相同。
[0013]所述非線性腔單元的中間信號(hào)輸入端與所述Y型與邏輯門(mén)單元的中間信號(hào)輸出端相連接。
[0014]所述二維光子晶體的高折射率線性介質(zhì)柱的橫截面采用圓形、橢圓形、多邊形或者三角形。
[0015]所述二維光子晶體的背景填充材料為空氣或者折射率低于1.4的低折射率介質(zhì)。
[0016]所述的二維光子晶體為(2m+l) X (2n+l)的陣列結(jié)構(gòu)，m為大于等于4的整數(shù)，η為大于等于7的整數(shù)。
[0017]本發(fā)明的光子晶體邏輯器件廣泛應(yīng)用于光通信波段。它與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下積極效果:
[0018]1.結(jié)構(gòu)緊湊、易與其它光子晶體器件進(jìn)行集成。
[0019]2.光子晶體邏輯器件可以直接進(jìn)行全光的“與”、“或”、“非”等邏輯功能，是實(shí)現(xiàn)全光計(jì)算的核心器件。
[0020]3.本發(fā)明通過(guò)非線性腔的幅值變換特性不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高對(duì)比度的光子晶體與邏輯門(mén)功能，而且高、低邏輯輸出對(duì)比度高。
[0021]4.抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖中:非線性腔單元01 Y型與邏輯門(mén)單元02參考光輸入端11系統(tǒng)信號(hào)輸入端12系統(tǒng)信號(hào)輸入端13閑置端14系統(tǒng)信號(hào)輸出端15第一長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱16第二長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱17矩形非線性介質(zhì)柱18圓形高折射率線性介質(zhì)柱19圓形非線性介質(zhì)柱20
[0024]圖2(a)為圖1所示的Y型與邏輯門(mén)單元02結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖中:信號(hào)輸入端12信號(hào)輸入端13中間信號(hào)輸出端32
[0026]圖2(b)為圖1所示的非線性腔單元01結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖中:參考光輸入端11中間信號(hào)輸入端31閑置端口 14信號(hào)輸出端口 15
[0028]圖3為圖2(b)的基本邏輯功能波形圖。
[0029]圖4為圖2 (a)的輸出信號(hào)波形Outputl ；
[0030]圖4為圖1的邏輯信號(hào)輸出波形Output2 ；
[0031]圖4為圖1的邏輯信號(hào)輸出波形Output3 ；
[0032]圖5為圖2 (b)的邏輯運(yùn)算真值表。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1所示，本發(fā)明的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)為一種五端口的光子晶體，包括一個(gè)非線性腔單元01和一個(gè)Y型與邏輯門(mén)單元02;它由一個(gè)參考光輸入端、兩個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸入端、一個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸出端和一個(gè)閑置端組成；非線性腔單元01，為一個(gè)二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔，根據(jù)其自身的邏輯運(yùn)算特性，以上一級(jí)的邏輯輸出作為邏輯輸入以實(shí)現(xiàn)既定的邏輯功能4型與邏輯門(mén)單元02，為一種三端口的Y型光子晶體結(jié)構(gòu)，Y型與邏輯門(mén)單元02對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行與邏輯運(yùn)算，Y型與邏輯門(mén)單元02由兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)中間信號(hào)輸出端組成，光子晶體與邏輯門(mén)02為一種三端口波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的光子晶體結(jié)構(gòu)，三端口網(wǎng)絡(luò)的下端分別為兩個(gè)信號(hào)輸入端，上端為中間信號(hào)輸出端；三端口波導(dǎo)的交匯處設(shè)置了一根非線性材料的介質(zhì)柱，該介質(zhì)柱為圓形非線性介質(zhì)柱；非線性介質(zhì)柱的半徑與線性介質(zhì)柱的半徑相同。
[0034]非線性腔單元01為一個(gè)二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔，它由高折射率介質(zhì)柱組成二維的光子晶體“十字”交叉波導(dǎo)四端口網(wǎng)絡(luò)，四端口網(wǎng)絡(luò)的左端為參考光輸入端，下端為中間信號(hào)輸入端，上端為系統(tǒng)信號(hào)輸出端，右端為閑置端；通過(guò)交叉波導(dǎo)中心沿兩波導(dǎo)方向放置兩相互正交的準(zhǔn)一維光子晶體結(jié)構(gòu)；在交叉波導(dǎo)的中部設(shè)置有介質(zhì)柱，該介質(zhì)柱為非線性材料，非線性介質(zhì)柱的橫截面為正方形、多邊形、圓形或者橢圓形，其折射率為3.4或者大于2的值；緊貼中心非線性桿且靠近信號(hào)輸出端的一根矩形線性桿的介電常數(shù)與中心非線性桿在弱光條件下的介電常數(shù)相等；準(zhǔn)一維光子晶體結(jié)構(gòu)與非線性介質(zhì)柱構(gòu)成波導(dǎo)缺陷腔；二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔中心由十二根長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱與一根矩形非線性介質(zhì)柱在縱、橫兩個(gè)波導(dǎo)方向呈準(zhǔn)一維光子晶體排列，交叉波導(dǎo)非線性腔中心的第一長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱16，其折射率為3.4、第二長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱17，其介電常數(shù)與非線性介質(zhì)柱弱光條件下的介電常數(shù)一致；兩兩相鄰的長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相距0.2668d ;交叉波導(dǎo)非線性腔的中心矩形非線性介質(zhì)柱18，采用克爾型非線性材料，弱光條件下的介電常數(shù)為7.9，矩形非線性介質(zhì)柱與相鄰的四根長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相貼，距離為O ;交叉波導(dǎo)非線性腔的圓形高折射率線性介質(zhì)柱19，采用硅(Si)材料，其折射率為3.4 'Y型與邏輯門(mén)單元的非線性介質(zhì)柱20為圓形，采用克爾型非線性材料，弱光條件下的介電常數(shù)為5。
[0035]本發(fā)明基于圖1所示光子晶體結(jié)構(gòu)所具有的光子帶隙特性、準(zhǔn)一維光子晶體缺陷態(tài)、隧穿效應(yīng)及光克爾非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度光子晶體與邏輯功能。首先介紹本發(fā)明中光子晶體非線性腔的基本原理:二維光子晶體提供一個(gè)具有一定帶寬的光子帶隙，波長(zhǎng)落在該帶隙內(nèi)的光波可在光子晶體內(nèi)所設(shè)計(jì)好的光路中傳播，因此將器件的工作波長(zhǎng)設(shè)置為光子帶隙中的某一波長(zhǎng)；交叉波導(dǎo)中心所設(shè)置的準(zhǔn)一維光子晶體結(jié)構(gòu)結(jié)合矩形非線性介質(zhì)柱的非線性效應(yīng)提供了一個(gè)缺陷態(tài)模式，當(dāng)輸入光波滿足一定光強(qiáng)時(shí)，使得該缺陷態(tài)模式偏移至系統(tǒng)的工作頻率，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隧穿效應(yīng)，信號(hào)從輸出端15輸出。
[0036]當(dāng)晶格常數(shù)d = I μ m，工作波長(zhǎng)為2.976 μ m，參照?qǐng)D2 (b)所示的二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔，端口 11輸入信號(hào)A，端口 31輸入信號(hào)B。如圖2所示本發(fā)明的二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔的邏輯輸出波形圖，當(dāng)端口 11與端口 31分別輸入如圖3所示的波形信號(hào)可得到該圖下方的邏輯輸出波形。根據(jù)圖3所示的邏輯運(yùn)算特性可得到圖5所示該結(jié)構(gòu)的邏輯運(yùn)算真值表。圖5中C為現(xiàn)態(tài)Qn，Y為非線性腔單元輸出端15的信號(hào)輸出，即次態(tài)Qn+1。根據(jù)該真值表可得到非線性腔單元的邏輯表達(dá)式:
[0037]Y = AB+BC (I)
[0038]即
[0039]Qn+1=AB+BQn (2)
[0040]參照?qǐng)D2(a)所示的光子晶體Y型與邏輯門(mén)光子晶體結(jié)構(gòu)，端口 12輸入信號(hào)C，端口 13輸入信號(hào)D，端口 32輸出信號(hào)波形如圖4所示的Outputl。將非線性腔單元01與Y型與邏輯門(mén)單元02進(jìn)行耦合連接，即非線性腔單元01的中間信號(hào)輸入端31與Y型與邏輯門(mén)單元02的中間信號(hào)輸出端32相互連接，設(shè)Y型與邏輯門(mén)單元02的與邏輯輸出信號(hào)為G，即Y型與邏輯門(mén)單元02的與邏輯輸出信號(hào)G作為非線性腔單元01的中間信號(hào)輸入端31的輸入信號(hào)。此時(shí)，高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)的參考光輸入端11輸入?yún)⒖脊釫 = 1，由式2可得到，
[0041]Qn+1= G (3)
[0042]最終，系統(tǒng)輸出端口 15將輸出高對(duì)比度的與邏輯信號(hào)G。
[0043]本發(fā)明器件的二維光子晶體采用(2m+l) X (2n+l)的陣列結(jié)構(gòu)，m為大于等于4的整數(shù)，η為大于等于7的整數(shù)。下面結(jié)合附圖給出兩個(gè)實(shí)施例，在實(shí)施例中以17 X 27陣列結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)d分別以I μ m及0.5208 μ m為例給出設(shè)計(jì)和模擬結(jié)果。
[0044]實(shí)施例1
[0045]晶格常數(shù)d = I μ m，工作波長(zhǎng)為2.976 μ m，圓形高折射率線性介質(zhì)柱19的半徑為0.18 μ m ;第一長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱16的長(zhǎng)邊為0.613 μ m，短邊為0.162 μ m ;第二長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱17的尺寸與第一長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱16的尺寸一致；矩形非線性介質(zhì)柱18的邊長(zhǎng)為1.5 μ m，三階非線性系數(shù)為1.33*10_2ym2/V2;兩兩相鄰的長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相距0.2668 μπι ;圓形非線性介質(zhì)柱20的半徑為0.18 μm，三階非線性系數(shù)為 1*1(T4 ym2/V2。
[0046]參照?qǐng)D2 (a)所示結(jié)構(gòu)，信號(hào)輸入端12和信號(hào)輸入端13分別輸入信號(hào)C和信號(hào)D。其中，信號(hào)C與信號(hào)D波形如圖4所示，可得到Y(jié)型與邏輯門(mén)單元02的中間信號(hào)輸出端32的輸出信號(hào)如圖4中Output I所示。若將邏輯幅值輸出低于0.5*匕的邏輯輸出設(shè)為邏輯0，高于0.5*匕的邏輯輸出設(shè)為邏輯I。可得到，Y型與邏輯門(mén)單元02的中間信號(hào)輸出端32的邏輯I輸出幅值約為1.88*P0,而邏輯O輸出幅值約為0.47*P0 (除兩輸入皆為O的情況)，其高低邏輯的對(duì)比度約為6dB。將圖2(a)所示的Y型與邏輯門(mén)單元02的中間信號(hào)輸出端32與圖2(b)所示非線性腔單元01的中間信號(hào)輸入端31進(jìn)行耦合連接，可得到本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖1所不。同理，在信號(hào)輸入端12和信號(hào)輸入端13分別輸入信號(hào)C和信號(hào)D，信號(hào)C與信號(hào)D如圖4所示，可得到本發(fā)明的高對(duì)比度光子晶體與門(mén)在晶格常數(shù)d = I μ m，工作波長(zhǎng)為2.976 μ m時(shí)的邏輯輸出波形如Output 2所示?？梢?jiàn)，系統(tǒng)輸出15的邏輯I在高幅值區(qū)間振蕩，并不斷向2.125ΦΡ。的幅值收斂；系統(tǒng)輸出15的邏輯O的幅值約為0.006ΦΡ。，低邏輯幅值得到了很好的抑制。系統(tǒng)輸出15的高低邏輯對(duì)比度高于25dB。
[0047]實(shí)施例2
[0048]晶格常數(shù)d = 0.5208 μ m，工作波長(zhǎng)為1.55 μ m，圓形高折射率線性介質(zhì)柱19的半徑為0.0937 μm ;長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱16的長(zhǎng)邊為0.3193 μm，短邊為0.0844 μπι ；長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱17的尺寸與長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱16的尺寸一致；矩形非線性介質(zhì)柱18的邊長(zhǎng)為0.7812 μ m，三階非線性系數(shù)為1.33*10_2 μ m2/V2;兩兩相鄰的長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相距0.1389 μπι ;圓形非線性介質(zhì)柱20的半徑為0.0937 μm，三階非線性系數(shù)為IWVmVv20
[0049]如圖1所不，在信號(hào)輸入端12和信號(hào)輸入端13分別輸入信號(hào)C和信號(hào)D，信號(hào)C與信號(hào)D如圖4所示，可得到本發(fā)明的高對(duì)比度光子晶體與門(mén)在晶格常數(shù)d = 0.5208 μπι,工作波長(zhǎng)為1.55 μ m時(shí)的邏輯輸出波形如Output 3所示?？梢?jiàn)，系統(tǒng)輸出15的邏輯I的幅值沿2.05ΦΡ。振蕩，并逐漸趨于穩(wěn)定；系統(tǒng)輸出15的邏輯O的幅值約為0.008*P 0,低邏輯幅值得到了很好的抑制。系統(tǒng)輸出15的高低邏輯對(duì)比度高于24dB。
[0050]以上所述本發(fā)明在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍均有改進(jìn)之處，不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明限制。
【權(quán)利要求】
1.一種高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:它為一種五端口的二維光子晶體，包括一個(gè)非線性腔單元和一個(gè)Y型與邏輯門(mén)單元；它由一個(gè)參考光輸入端、兩個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸入端、一個(gè)閑置端和一個(gè)系統(tǒng)信號(hào)輸出端組成；所述的非線性腔單元與所述的Y型與邏輯門(mén)單元親合連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述的非線性腔單元為一個(gè)二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔；該非線性腔單元由一個(gè)參考光輸入端，一個(gè)中間信號(hào)輸入端，一個(gè)閑置端和系統(tǒng)信號(hào)輸出端組成。
3.按照權(quán)利要求1所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述的Y型與邏輯門(mén)單元由兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)中間信號(hào)輸出端組成。
4.按照權(quán)利要求1所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述非線性腔單元的中間信號(hào)輸入端與所述Y型與邏輯門(mén)單元的中間信號(hào)輸出端相連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述的二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔由高折射率介質(zhì)柱組成二維的光子晶體“十字”交叉波導(dǎo)四端口網(wǎng)絡(luò)，所述四端口網(wǎng)絡(luò)的左端為參考光輸入端，下端為中間信號(hào)輸入端，上端為系統(tǒng)信號(hào)輸出端，右端為閑置端；通過(guò)交叉波導(dǎo)中心沿兩波導(dǎo)方向放置兩相互正交的準(zhǔn)一維光子晶體結(jié)構(gòu)；在交叉波導(dǎo)的中部設(shè)置有介質(zhì)柱，該介質(zhì)柱為非線性材料，所述非線性介質(zhì)柱的橫截面為正方形、多邊形、圓形或者橢圓形，其折射率為3.4或者大于2的值；緊貼中心非線性桿且靠近信號(hào)輸出端的一根矩形線性桿的介電常數(shù)與中心非線性桿在弱光條件下的介電常數(shù)相等；所述準(zhǔn)一維光子晶體結(jié)構(gòu)與非線性介質(zhì)柱構(gòu)成波導(dǎo)缺陷腔。
6.按照權(quán)利要求1所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述的二維光子晶體交叉波導(dǎo)非線性腔中心由十二根長(zhǎng)方形高折射率線性介質(zhì)柱與一根正方形非線性介質(zhì)柱在縱、橫兩個(gè)波導(dǎo)方向呈準(zhǔn)一維光子晶體排列，正方形非線性介質(zhì)柱與相鄰的四根長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相貼，距離為O，而兩兩相鄰的長(zhǎng)方形線性介質(zhì)柱相距0.2668do
7.按照權(quán)利要求1所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述的光子晶體與邏輯門(mén)為一種三端口波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的光子晶體結(jié)構(gòu)，所述三端口網(wǎng)絡(luò)的下端分別為兩個(gè)信號(hào)輸入端，上端為中間信號(hào)輸出端；所述三端口波導(dǎo)的交匯處設(shè)置了一根非線性材料的介質(zhì)柱，該介質(zhì)柱為圓形非線性介質(zhì)柱；所述非線性介質(zhì)柱的半徑與線性介質(zhì)柱的半徑相同。
8.按照權(quán)利要求1或4所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述二維光子晶體的高折射率線性介質(zhì)柱的橫截面為圓形、橢圓形、多邊形或者三角形。
9.按照權(quán)利要求1或4所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述二維光子晶體的背景填充材料為空氣或者折射率低于1.4的低折射率介質(zhì)。
10.按照權(quán)利要求1或4所述的高對(duì)比度光子晶體與邏輯門(mén)，其特征在于:所述的二維光子晶體為(2m+l) X (2n+l)的陣列結(jié)構(gòu)，m為大于等于4的整數(shù)，η為大于等于7的整數(shù)。
【文檔編號(hào)】G02F3/00GK104503186SQ201410799867
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】歐陽(yáng)征標(biāo), 余銓強(qiáng) 申請(qǐng)人:歐陽(yáng)征標(biāo), 深圳大學(xué)