[发明专利]一种光学逻辑与门装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光子晶体实现逻辑与的光学装置。

背景技术

与电子相比，光作为信息载体有很多优势，因此光计算机成为了一个值得深入讨论的有市场的问题。经过一段时间，将光计算机作为一个有潜力的技术来研究。如今，越来越多的人意识到光计算机使用光子已成为实际应用中所需要的新技术。在未来，它将在运算速度、数据存储、实时能力和人工智能等方面超过电子计算机。

在每一个电子计算机系统的阶段，应用传统的电子互联已经成为限制计算机流通量的瓶颈。为了设计高性能的计算机，我们采用光互连，即应用一些能够以光速来处理信息的电路去取代一般的电子线路。这种互联能够应用于门、芯片、电路板、甚至是长距离的处理器。这种方法可能使电脑的处理速度提高100倍，消耗的能量可能是电子计算机的百分之一。

为了设计真正的光计算机，通常需要设计出可以用一个光束去控制另一个光束的光学晶体管。如今人们能够生产出这种晶体管，但是生产这种晶体管所需要的条件很严格，如温度等等，因此很难应用这种设备。我们认为生产这种晶体管的想法是受电子集成电路设计的传统观念所影响，它并没有充分利用一些光的特性，例如光频率和极化。

发明内容

为解决现有光学逻辑电路的设计受电子集成电路设计传统观念的影响，并没充分利用光的特点（例如光频率和极化等）的技术问题，本发明提出一种光学逻辑与门装置，用于实现波长分别为λ和2λ的两束输入光的逻辑与，其中，波长为λ的光代表逻辑值“1”，波长为2λ的光代表逻辑值“0”；所述光学逻辑与门装置的特征在于包括：

λ滤波器F₁(λ)：用于接收输入光L₁并让其中波长为λ的光通过后再输出至光控制装置的输入口IN₁；

2λ滤波器F₁(2λ)：用于接收输入光L₁并让其中波长为2λ的光通过后再输出至波长转换装置T₁；

λ滤波器F₂(λ)：用于接收输入光L₂并让其中波长为λ的光通过后再输出至光控制装置的输入口IN₁；

2λ滤波器F₂(2λ)：用于输入光L₂并让其中波长为2λ的光通过后再输出至波长转换装置T₁；

波长转换装置T₁：用于将两个2λ滤波器输出的波长为2λ的光转换为波长为λ的光后再输出至光控制装置的输入口IN₂；和

光控制装置：用于当输入口IN₂有波长为λ的光输入时，输出口OUT输出波长为2λ的光，且当输入口IN₂无信号输入而输入口IN₁有波长λ的光输入时，输出口OUT输出波长为λ的光。

进一步的，所述光控制装置包括：

SBSA-NLC：

用于接收由所述输入口IN₁从正向入射的光L_I1和接收由所述输入口IN₂从反向入射的光L_I2，且当仅输入所述光L_I1时输出透射光L_O1、当仅输入所述光L_I2时输出透射光L_O2以及当同时输入所述光L_I1和所述光L_I2时产生受激布里渊散射放大效应输出能量被减弱的透射光L_O1和被放大的透射光L_O2；

幅度阈值门限装置：

用于接收所述光L_O1并仅在该光L_O1的幅度高于门限阈值时才允许其通过，并将通过后的光由所述输出口OUT输出；和

波长转换装置T₂：

用于将所述光L_O2的波长由λ转换为2λ，并将转换后的光由所述输出口OUT输出。

所述光控制装置还包括：

反光镜R_SBSA1：用于将所述光L_I2反射至反光镜R_SBSA2；

反光镜R_SBSA2：用于将自所述反光镜R_SBSA1反射而至的光再次反射后反向射向所述SBSA-NLC；