基于二維光子晶體自準(zhǔn)直效應(yīng)的全光邏輯門研究.pdf

1、隨著近些年全光網(wǎng)絡(luò)研究的興起，人們發(fā)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)比起傳統(tǒng)的電子技術(shù)有著更多的優(yōu)勢，其中關(guān)鍵元件之一是全光邏輯門。近些年來，已經(jīng)提出了多種方案的全光邏輯門，得到非常多的關(guān)注。但是這些方案都有一定的局限性，比如結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，響應(yīng)速度慢等。目前，研究人員也提出了多種基于二維光子晶體的全光邏輯門。基于二維光子晶體的全光邏輯門通常采用非線性效應(yīng)、多模干涉效應(yīng)、諧振腔和自準(zhǔn)直效應(yīng)等原理來設(shè)計(jì)。
　　其中，自準(zhǔn)直效應(yīng)有著非常廣闊的應(yīng)用前景，

2、自準(zhǔn)直效應(yīng)是光子晶體中的一種反常色散現(xiàn)象，自準(zhǔn)直光束可以在光子晶體中無衍射的沿直線傳播，它提供了一種新的控制光束傳播的方法。在本文的研究中，主要就是利用了光子晶體中的自準(zhǔn)直效應(yīng)和傳統(tǒng)光學(xué)中的干涉原理設(shè)計(jì)了六種全光邏輯門，分別是或非門、與非門、同或門、非門、或門和與門。這六種全光邏輯門都是通過在光子晶體中構(gòu)造線缺陷實(shí)現(xiàn)的，具有結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，對比度高等特點(diǎn)。特別是目前針對或非門、與非門和同或門的研究較少，已經(jīng)提出的方案大部分結(jié)構(gòu)都比較復(fù)

3、雜，存在邏輯功能單一，響應(yīng)速度慢等問題。本文針對這三種邏輯門，提出了結(jié)構(gòu)更加簡單的方案，并進(jìn)行了優(yōu)化，可以有效的減小元件尺寸，實(shí)現(xiàn)高效傳輸光信號，邏輯功能更加優(yōu)異。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　1.根據(jù)設(shè)計(jì)需要，本文提出了一種基于自準(zhǔn)直效應(yīng)的光子晶體分束器，它是在具有自準(zhǔn)直效應(yīng)的光子晶體中添加線缺陷構(gòu)建而成的結(jié)構(gòu)。由線缺陷構(gòu)成的分束器結(jié)構(gòu)簡單，分束高效。調(diào)整線缺陷半徑就可以改變分束比，并在一定條件下，測定了分束器的反射率和透射率。<

4、br>　　本文提出的全反射器是將多個(gè)分束器疊加實(shí)現(xiàn)的，并對不同條件下的全反射器進(jìn)行了性能分析。分別改變?nèi)毕莅霃胶途€缺陷排數(shù)對全反射器的性能進(jìn)行模擬仿真和數(shù)據(jù)分析。根據(jù)仿真結(jié)果，最終選取六排的線缺陷作為全反射器。
　　2.本文提出了六種新型的基于二維光子晶體自準(zhǔn)直效應(yīng)的全光邏輯門，分別是或非門、與非門、同或門、非門、或門和與門。這六種全光邏輯門由分束器和全反射器構(gòu)成。根據(jù)傳統(tǒng)光學(xué)中的干涉原理，通過調(diào)節(jié)相位差，使參考光和信號光發(fā)生相消