一种基于微环谐振器的新型4线‑2线电光优先编码器制造技术

一种基于微环谐振器的新型4线‑2线电光优先编码器，包括四个微环谐振器和三根直波导，第一直波导和第二直波导垂直相交，构成直角坐标系，第三直波导与第一直波导平行；一个微环谐振器的硅基纳米线微环位于直角坐标系第四象限，且位于第一直波导和第三直波导之间；第二个微环谐振器的硅基纳米线微环位于该直角坐标系第三象限，其余两个微环谐振器的硅基纳米线微环位于直角坐标系第二象限。该优先编码器克服了传统电学编码器中的速度、功耗、门延时以及竞争与冒险等瓶颈问题，实现高速大容量的信息处理，容错率好，并保持了器件体积小、功耗低和易集成的现代集成电路前提，能在光子通信和光子信息处理系统中发挥重要作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微环谐振器的新型4线-2线电光优先编码器
本专利技术属于光通信
，涉及一种电光优先编码器，尤其涉及一种基于微环谐振器的新型4线-2线电光优先编码器。
技术介绍
随着半导体技术的继续发展，芯片或集成电路的集成度越来越高，集成元件的尺寸进一步缩小，传统电学器件的漏电与散热问题无法很好的解决，线路的时钟扭曲和电磁干扰也越来越严重。人们要求的更快的处理速度已经无法依靠采用电子做信息载体的电子电路来得到，而光通信和光计算系统以光子作为信息载体，光子不带电荷，它们之间不存在电磁场相互作用。在自由空间中几束光平行传播、相互交叉传播，彼此之间不发生干扰，光信号传输的并行性使得光学系统有比电学系统更宽的信息通道；用光互连代替导线互连、光子硬件代替电子硬件、以光运算代替电运算，由光纤与各种光学元件构成集成光路，可以大大提高对数据运算、传输和存储的能力，加上光子器件的低耗能，光子器件已经引起了越来越多科研人员的注意。在计算机系统中，为了区分一系列事物，将其中的每一个事物用一个二进制码表示，这就是编码的含义。编码器的逻辑功能就是产生这一系列二进制代码。编码器是通信和计算网络中必不可少的元件。光学编码器对于光信息系统来说也是不可或缺的，但普通编码器的容错性能较差，当同时输入多个信号时，就会出现混乱或者错误的编码。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种容错率好的基于微环谐振器的新型4线-2线电光优先编码器，在同时输入多个信号的情况下，能够依据事先确定的优先级对优先级最高的信号进行编码，不会出现混乱或者错误的编码。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于微环谐振器的新型4线-2线电光优先编码器，包括四个微环谐振器和三根直波导，三根直波导中的第一直波导和第二直波导垂直相交，构成一个直角坐标系，第三直波导与第一直波导相平行，第三直波导与第一直波导不相交；一个微环谐振器的硅基纳米线微环位于该直角坐标系的第四象限内，且该硅基纳米线微环位于第一直波导和第三直波导之间；第二个微环谐振器的硅基纳米线微环位于该直角坐标系的第三象限内，其余两个微环谐振器的硅基纳米线微环沿平行于第一直波导的方向位于该直角坐标系的第二象限内，且该两个微环谐振器中朝向第二直波导的微环谐振器的硅基纳米线微环位于第一直波导和第三直波导之间。本专利技术电光优先编码器具有如下优点：1、利用光的自然特性实现电光编码器代替传统的电学编码器，没有传统电学器件的电磁效应以及寄生电阻电容的影响，可以实现高速大容量的信息处理。2、采用绝缘衬底上的硅材料SOI，即在SiO2绝缘层上生长一层具有一定厚度的单晶硅薄膜，利用SOI材料制成的硅波导，其芯层是Si（折射率为3.45），包层是SiO2（折射率为1.44），包层和芯层的折射率相差很大，所以该波导对光场的限制能力很强，使得其弯曲半径可以很小，利于大规模集成。3、本4线-2线电光优先编码器仅由微环谐振器和三根直波导构成，其中只有一个交叉，除微环和一个交叉之外的损耗可以忽略不计，故整体器件损耗很小。4、本专利技术电光优先编码器采用现有的CMOS工艺制成，器件体积小、功耗低、扩展性好，便于与其他元件整合。附图说明图1是本专利技术电光优先编码器的结构示意图。图2是本专利技术电光优先编码器中第一微环谐振器的结构示意图。图3是本专利技术电光优先编码器中第二微环谐振器的结构示意图。图4是本专利技术电光优先编码器中第三微环谐振器的结构示意图。图5是本专利技术电光优先编码器中第四微环谐振器的结构示意图。图6是本专利技术电光优先编码器中带硅基热光调制器的微环谐振器MRR的电极的结构示意图。图7是本专利技术电光优先编码器中带硅基电光调制器的微环谐振器MRR的电极的结构示意图。图中：1.第一微环谐振器，2.第二微环谐振器，3.第三微环谐振器，4.第四微环谐振器，5.Si衬底，6.SiO2层，7.加热电极，8.硅波导；11.第一输入光波导，12.第一直通光波导，21.第二输入光波导，22.第三输入光波导，23.第二直通光波导，24.第一下载光波导，31.第四输入光波导，32.第五输入光波导，33.第三直通光波导，34.第二下载光波导，41.第六输入光波导，42.第三下载光波导，43.第四直通光波导，44.第四下载光波导。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。如图1所示，本专利技术电光优先编码器，包括：结构如图2所示的第一微环谐振器1，第一微环谐振器1包括第一硅基纳米线微环l1、第一输入光波导11和第一直通光波导12；第一微环谐振器1带有硅基电光调制器或硅基热光调制器；结构如图3所示的第二微环谐振器2，第二微环谐振器2包括第二硅基纳米线微环l2、第二输入光波导21、第三输入光波导22、第二直通光波导23和第一下载光波导24；第二输入波导21与第一直通光波导12相连；第二微环谐振器2带有硅基电光调制器或硅基热光调制器；结构如图4所示的第三微环谐振器3，第三微环谐振器3包括第三基纳米线微环l3、第四输入光波导31、第五输入光波导32、第三直通光波导33和第二下载光波导34；第四输入波导31与第二微环谐振器2中的第二直通光波导23相连；第三微环谐振器3带有硅基电光调制器或硅基热光调制器；结构如图5所示的第四微环谐振器4，第四微环谐振器4包括第四硅基纳米线微环l4、第六输入光波导41、第四直通光波导43、第三下载光波导42和第四下载光波导44；第六输入光波导41与第三微环谐振器3中的第三直通光波导33相连；第三下载光波导42与第二微环谐振器2中的第三输入光波导22相连；第四下载光波导44与第三微环谐振器3中的第五输入光波导32相连；第四微环谐振器4带有硅基电光调制器或硅基热光调制器；第一输入光波导11、第一直通光波导12、第二输入光波导21、第二直通光波导23、第四输入光波导31、第三直通光波导33、第六输入光波导41和第四直通光波导43依次位于第一直波导上；第二下载光波导34、第五输入光波导32和第四下载光波导44依次位于第二直波导上，该第二直波导与该第一直波导垂直相交，且第五输入光波导32和第四下载光波导44分别位于第一直波导的两侧；第一直波导和第二直波导构成一个直角坐标系，第一硅基纳米线微环l1和第二硅基纳米线微环l2位于该直角坐标系的第三象限，且第一硅基纳米线微环l1远离该直角坐标系的纵坐标，第三硅基纳米线微环l3位于该直角坐标系的第二象限，第四硅基纳米线微环l4位于该直角坐标系的第四象限；第一下载光波导24、第三输入光波导22和第三下载光波导42依次位于第三直波导上，该第三直波导与第一直波导相平行，第三直波导和第二直波导不相交，第二硅基纳米线微环l2和第四硅基纳米线微环l4位于第一直波导和第三直波导围成的区域内。第一直波导、第二直波导和第三直波导均为纳米线波导。带硅基热光调制器的微环谐振器MRR的电极，如图6所示，Si衬底5上生长有SiO2层6，SiO2层6上设有SOI材料制成的硅波导8，SiO2层6上还设有加热电极7，加热电极7与SiO2层6之间形成一个空腔，硅波导8位于该空腔内；在加热电极7的引线上施加电压，会有电流通过加热电极7，使得加热电极7产生热量，通过热辐射的方式改变硅基光波导的温度，从而改变环形波导的有效群折射率Ng，继而改变MRR的谐振波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微环谐振器的新型4线‑2线电光优先编码器，其特征在于，包括四个微环谐振器和三根直波导，三根直波导中的第一直波导和第二直波导垂直相交，构成一个直角坐标系，第三直波导与第一直波导相平行，第三直波导与第一直波导不相交；一个微环谐振器的硅基纳米线微环位于该直角坐标系的第四象限内，且该硅基纳米线微环位于第一直波导和第三直波导之间；第二个微环谐振器的硅基纳米线微环位于该直角坐标系的第三象限内，其余两个微环谐振器的硅基纳米线微环沿平行于第一直波导的方向位于该直角坐标系的第二象限内，且该两个微环谐振器中朝向第二直波导的微环谐振器的硅基纳米线微环位于第一直波导和第三直波导之间。

【技术特征摘要】
1.一种基于微环谐振器的新型4线-2线电光优先编码器，其特征在于，包括第一微环谐振器（1）、第二微环谐振器（2）、第三微环谐振器（3）、第四微环谐振器（4）、第一直波导、第二直波导和第三直波导，第一直波导和第二直波导垂直相交，构成一个直角坐标系，第三直波导与第一直波导相平行，第三直波导与第二直波导不相交；第一微环谐振器（1）包括第一硅基纳米线微环（l1）、第一输入光波导（11）和第一直通光波导（12）；第一硅基纳米线微环（l1）位于直角坐标系第三象限，第一微环谐振器（1）带有硅基电光调制器或硅基热光调制器；第一输入光波导（11）和第一直通光波导（12）均位于第一直波导上，且第一输入光波导（11）远离第二直波导，第一直通光波导（12）与第二微环谐振器（2）相连；第二微环谐振器（2）包括第二硅基纳米线微环（l2）、第二输入光波导（21）、第三输入光波导（22）、第二直通光波导（23）和第一下载光波导（24）；第二硅基纳米线微环（l2）位于直角坐标系第三象限、且位于第一直波导和第三直波导之间；第二输入光波导（21）和第二直通光波导（23）沿朝向第二直波导的方向依次位于第一直波导上，第二输入波导（21）与第一直通光波导（12）相连；第一下载光波导（24）和第三输入光波导（22）沿朝向第二直波导的方向依次位于第三直波导上，第二直通光波导（23）与第三微环谐振器（3）相连，第三输入光波导（22）与第四微环谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：田永辉，李德钊，吴小所，赵永鹏，刘子龙，肖恢芙，赵国林，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62