[发明专利]基于细菌视紫红质分子材料的并行光子逻辑与门装置

摘要

本发明公开了一种细菌视紫红质材料制作的光子逻辑与门装置，包括信号光源、信号扩束镜、信号滤波器、信号准直镜、第一半反半透镜、第一电寻址空间光调制器、信号成像镜头、第二半反半透镜、细菌视紫红质分子膜器件、第一窄带全反镜、输出成像镜头、第二窄带全反镜、第三窄带全反镜、信号成像镜头、第二电寻址空间光调制器、第四窄带全反镜、调制准直镜、调制滤波器、调制扩束镜、调制光源、底板构成，细菌视紫红质来自嗜盐菌的细胞膜上的一种光敏蛋白分子，繁殖能力强，材料来源不受限制，具有分辨率高，响应速度快，对比度高，感光灵敏度高，循环使用次数多，材料成本低等多方面的优势，能够满足目前超高密度信息存储和大容量信息处理的需要。

主权项

1.一种基于细菌视紫红质分子材料的并行光子逻辑与门装置，其特征在于，该光子逻辑与门装置包括：信号光源[1]、信号扩束镜[2]、信号滤波器[3]、信号准直镜[4]、第一半反半透镜[5]、第一电寻址空间光调制器[6]、信号成像镜头[7]、第二半反半透镜[8]、细菌视紫红质分子膜器件[9]、第一窄带全反镜[10]、输出成像镜头[11]、第二窄带全反镜[12]、第三窄带全反镜[13]、信号成像镜头[14]、第二电寻址空间光调制器[15]、第四窄带全反镜[16]、调制准直镜[17]、调制滤波器[18]、调制扩束镜[19]、调制光源[20]、底板[21]构成；在底板[21]上一条水平光轴的左侧安装有信号光源[1]、右侧安装有输出成像镜头[11]，信号光源[1]发射单色光；信号光源[1]射出的光轴方向与一条水平光轴相重合，在信号光源[1]与输出成像镜头[11]之间信号光源[1]射出的光轴方向上依次安装有信号扩束镜[2]、信号滤波器[3]、信号准直镜[4]、第一半反半透镜[5]、第一电寻址空间光调制器[6]、信号成像镜头[7]、第二半反半透镜[8]、细菌视紫红质分子膜器件[9]、第一窄带全反镜[10]；信号光源[1]所发射的光束经信号扩束镜[2]会聚后扩束、经过信号扩束镜[2]的焦点位置处所置的信号滤波器[3]、再经过信号准直镜[4]变为一束直径与电寻址空间光调制器[6]有效工作面积相同的准直光束，并通过半反半透镜[5]；通过第一半反半透镜[5]后信号光被分为能量相同的两束光，其中一束光沿原水平光轴传播，经第一电寻址空间光调制器[6]，经过第一电寻址空间光调制器[6]调制后，信号光变换成携带逻辑操作的一路输入信息光，再分别通过信号成象镜头[7]、第二半反半透镜[8]，由此光路入射的光垂直成象到细菌视紫红质分子膜器件[9]上，再经第一窄带全反镜[10]、输出成象镜头[11]后射出；在输出成象镜头11的像面位置为接口位置，即该细菌视紫红质光子逻辑与门装置的输出面；第一电寻址空间光调制器[6]和第二电寻址空间光调制器[15]可将外部引入的电信号变成二维空间分布的光信号，从而对来自信号光源的光束进行空间多通道调制，其通道的数量由电寻址空间光调制器本身的空间分辨率决定；在底板[21]上与上述一条水平光轴平行的另一条水平光轴的左侧安装有第四窄带全反镜[16]，右侧安装有第三窄带全反镜[13]；第一半反半透镜[5]和第四窄带全反镜[16]安装在同一条垂直光轴上，在第四窄带全反镜[16]和第三窄带全反镜[13]之间依次安装有电寻址空间光调制器[15]、信号成像镜头[14]；信号光源[1]所发射的光束在经过通过半反半透镜[5]后，其中分出的另一束经第一半反半透镜[5]的90°光路调整，入射到第四窄带全反镜[16]；光沿水平光轴传播，经过电寻址空间光调制器[15]调制后，信号光分别变换成携带逻辑操作的另一路输入信息光，再分别通过信号成像镜头[14]、及第三窄带全反镜[13]的90°光路调整，入射到第二半反半透镜[8]，由此光路入射的光垂直成像到细菌视紫红质分子膜器件[9]上；在底板[21]上与上述一条水平光轴平行的第三条水平光轴的左侧安装有调制光源[20]，右侧安装有第二窄带全反镜[12]，调制光源[20]所发射的光为单色光；第一窄带全反镜[10]和第二窄带全反镜[12]位于同一条垂直光轴上，在调制光源[20]和第二窄带全反镜[12]之间依次安装有调制扩束镜[19]、调制滤波器[18]、调制准直镜[17]；第一窄带全反镜[10]与信号光源射出的光轴方向的夹角为135°，第二窄带全反镜[12]与调制光源[20]光轴方向的夹角为45°，第一窄带全反镜[10]用于反射来自调制光的光束，其反射中心波长为调制光源的发射波长，其带宽小于50nm，来自信号光的光束可以完全通过它；调制光源[20]所发射的光束经调制扩束镜[19]会聚后扩束、经过调制扩束镜[19]的焦点位置处所置的调制滤波器[18]、再经过调制准直镜[17]后，同样变为一束直径与细菌视紫红质分子膜器件[9]有效工作面积相同的准直光束，经过第二窄带全反镜[12]的90°光路调整，入射到45°的第一窄带全反镜[10]，由此光路入射的光垂直成像到细菌视紫红质分子膜器件[9]上；分别经第一电寻址空间光调制器[6]和第二电寻址空间光调制器[15]调制后携带逻辑输入信息并入射到细菌视紫红质分子膜器件[9]上的两路信号光在受到来调制光经窄带全反镜[10]入射的调制光作用后，经细菌视紫红质分子膜器件[9]输出的逻辑与光计算结果作为输出光，经第一窄带全反镜[10]、输出成像镜头[11]后射出；在输出成像镜头[11]的像面位置为接口位置，即该细菌视紫红质光子逻辑与门装置的输出面。