[实用新型]一种微腔结构多比特输入的光学逻辑器件

说明书

本实用新型公开一种微腔结构多比特输入的光学逻辑器件，涉及光子芯片技术领域，包括金属衬底、金属‑介质‑金属波导和多个微环谐振器，所述的金属衬底具有上表面，在上表面刻蚀有金属‑介质‑金属波导，金属‑介质‑金属波导两侧分别刻蚀有微环谐振器；所述的金属‑介质‑金属波导与微环谐振器具有同等高度，且最高处高于或等于金属衬底表面；本实用新型采用了微环谐振器耦合MIM波导结构，可完美支持SPPs波传导，具有较强的耦合谐振效应，适应于高性能光逻辑处理；将微环谐振器作为输入端口只需多增加微环谐振器的数量便实现多bit信号输入控制；对谐振器折射率有较强敏感度，从而实现在输出端口上的高低状态有很大的对比度，降低逻辑操作误码率。

技术领域

本实用新型涉及光子芯片技术领域，尤其涉及一种微腔结构多比特输入的光学逻辑器件。

背景技术

光子集成电路(Photonic Integrated Circuit，简称PIC)较传统的电子集成电路具有实现功能多，扛干扰能力强，没有温度漂移，传输速度更快，没有量子效应的限制等优点，有望成为下一代高速计算机的主要组成原件。近些年来同时集成了有源和无源器件的大规模PIC器件已经可以被制造出。在过去的研究中提出了多种已经被研究成熟的基础光路器件，诸如基于平面波导的光开关，光滤波器，光调制器，光复用/解复用器，激光器，各种光探测器等。然而如今在通信和计算机领域仍然主要使用全电子或者光电结合的逻辑操作器件，这些器件往往需要庞大的光电转换模块，这大大增加了通信的延迟和误码率，限制了通信技术的上限传输频率，而且由于量子效应，电子芯片的微型化和集成化越来越受到了限制，全光学逻辑PIC便被视为最有望取代如今电子计算机和通信的技术，也成为了近些年来的热点研究对象。

表面等离子体激元(Surface Plasmon Polarions，简称SPPs)是一种可以由激光激发，在金属和电介质界面传播的特殊电磁波。因为其可以突破衍射极限，并且有很强的局域增强效应，可以实现纳米尺度的光信息传输，这些特点使其能够很好的运用在光纳米集成电路中充当传输介质的作用，被视为实现PIC的关键技术之一。除此之外还广泛应用于各种探测器，传感器和新型光源。

表面等离子体诱导透明(Plasmon Induced Transparency，简称PIT)，是一种类似于电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency，简称EIT)的现象，由于不同能级间的相干相消作用而产生，具体表现在原本不透射的波段经过调节之后产生透明窗。

平板基底上制作金属-介质(空气)-金属(MIM)波导和微环谐振腔，可利用现已成熟的光刻蚀，电子束刻蚀，离子束刻蚀等技术低成本实现。谐振腔可作为对波导透射控制的开关，增加谐振腔的个数便可实现多比特的输入控制，克服了传统光逻辑器件只能实现2bit输入的缺陷。同时具有小型化、紧凑化、集成化、稳定性较好等优点得到广泛应用。

传统的PIT逻辑门器件通过调节结构参数进行调控，现有技术难以实现，且很少具有较高的输出高低信号对比度。所以可以设计出既能利用PIT的性能，又灵活便于调控的设备使至关重要的。而现今研究发现PIT效应可依赖于介质折射率不同而产生的去谐效应，多种技术可实现介质折射率的调控，如利用液晶折射率的各向异性外加场电压调控、利用磁流体对磁场或者温度等的敏感性进行调控、光子晶体折射率调控技术、胶体微流腔调控折射率技术等。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术的问题提供一种微腔结构多比特输入的光学逻辑器件，具有结构简单，二维方向高度集成，多端口输入，高输出对比度的优点，可广泛应用在光计算和光信息处理领域。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种微腔结构多比特输入的光学逻辑器件，包括金属衬底、金属-介质-金属波导和多个微环谐振器，所述的金属衬底具有上表面，在上表面刻蚀有金属-介质-金属波导，金属-介质-金属波导两侧分别刻蚀有微环谐振器；所述的金属-介质-金属波导与微环谐振器具有同等高度，且最高处高于或等于金属衬底表面。