本发明专利技术公开了一种光学时钟发生器，它包括一个非线性腔单元、一个十字波导逻辑门单元及一个延时器单元，光学时钟发生器为一种六端口的光子晶体结构，它由两个参考光信号输入端、一个反馈信号输入端、一个系统信号及反馈信号输出端和两个闲置端口组成；十字波导逻辑门单元的输出端与非线性腔单元的输入端连接；非线性腔单元的系统信号输出端与延时器单元的输入端连接；延时器单元的输出端与十字波导逻辑门单元的输入端连接；信号输出端与一个二分支波导连接，二分支波导一端作为系统输出端口，另一端作为反馈信号输出端口连接至延时器单元的输入端，延时器单元对输入信号时间延时并输出至反馈信号输入端。本发明专利技术易与其它光学逻辑元件集成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二维光子晶体、非线性光学、光学时钟发生器。
技术介绍
1987年，美国Bell实验室的E.Yablonovitch在讨论如何抑制自发辐射 和Princeton大学的S.John在讨论光子区域各自独立地提出了光子晶体（Photonic Crystal)的概念。光子晶体是一种介电材料在空间中呈周期性排列的物质结构，通常由两 种或两种以上具有不同介电常数材料构成的人工晶体。 随着光子晶体的提出和深入研宄，人们可以更灵活、更有效地控制光子在光子晶 体材料中的运动。在与传统半导体工艺和集成电路技术相结合下，人们通过设计与制造光 子晶体及其器件不断的往全光处理飞速迈进，光子晶体成为了光子集成的突破口。1999年 12月，美国权威杂志《科学》将光子晶体评为1999年十大科学进展之一，也成为了当今科学 研宄领域的一个研宄热点。 全光逻辑器件主要包括基于光放大器的逻辑器件、非线性环形镜逻辑器件、萨格 纳克干涉式逻辑器件、环形腔逻辑器件、多模干涉逻辑器件、耦合光波导逻辑器件、光致异 构逻辑器件、偏振开关光逻辑器件、传输光栅光逻辑器件等。这些光逻辑器件对于发展大规 模集成光路来说都具有体积大的共同缺点。随着近年来科学技术的提高，人们还发展研宄 出了量子光逻辑器件、纳米材料光逻辑器件和光子晶体光逻辑器件，这些逻辑器件都符合 大规模光子集成光路的尺寸要求，但对于现代的制作工艺来说，量子光逻辑器件与纳米材 料光逻辑器件在制作上存在很大的困难，而光子晶体光逻辑器件则在制作工艺上具有竞争 优势。 近年来，光子晶体逻辑器件是一个备受瞩目的研宄热点，它极有可能在不久将来 取代目前正广泛使用的电子逻辑器件。光子晶体逻辑器件可直接进行全光的"与"、"或"、 "非"等逻辑功能，是实现全光计算的核心器件。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，提供一种结构紧凑、抗干扰能力强，且易于与其 它光学逻辑元件进行集成的光学时钟发生器。 为了解决上述存在的问题，本专利技术采用下列技术方案： 本专利技术的光学时钟发生器包括一个非线性腔单元、一个"十"字波导逻辑门单元及 一个延时器单元，所述光学时钟发生器为一种六端口的光子晶体结构，它由两个参考光信 号输入端、一个反馈信号输入端、一个系统信号及反馈信号输出端及两个闲置端口组成；所 述"十"字波导逻辑门单元的输出端与所述非线性腔单元的输入端相连接，所述非线性腔单 元的系统信号输出端与所述延时器单元的输入端相连接；所述延时器单元的输出端与"十" 字波导逻辑门单元的输入端相连接。所述信号输出端5与一个二分支波导连接，该二分支 波导一端作为系统输出端口，另一端作为反馈信号输出端口连接至延时器单元的输入端， 所述延时器单元3对输入信号进行时间延时并输出至反馈信号输入端2。 所述非线性腔单元的中间信号输入端与所述"十"字波导逻辑门单元的中间信号 输出纟而相连接。 所述的非线性腔单元为一个二维光子晶体交叉波导非线性腔，它由高折射率介质 柱构成二维的光子晶体"十"字交叉波导四端口网络，所述四端口网络的左端为参考光输入 端、下端为中间信号输入端、上端为系统信号输出端、右端为闲置端口；通过交叉波导中心 沿两波导方向放置两相互正交的准一维光子晶体结构；在交叉波导的中部设置有中间介质 柱，所述中间介质柱为非线性材料，该中间介质柱的横截面为正方形、多边形、圆形或者椭 圆形；紧贴中心非线性杆且靠近信号输出端的一根矩形线性杆的介电常数与中心非线性杆 在弱光条件下的介电常数相等；所述准一维光子晶体结构与中间介质柱构成波导缺陷腔。 所述的"十"字波导逻辑门单元为一个"十"字波导光子晶体光学"或"、"非"、"异 或"逻辑门。 所述的"十"字波导逻辑门单元为一个四端口的波导网络的光子晶体结构，所述四 端口网络的右端为参考光输入端1、下端为信号光输入端、上端为中间信号输出端7、左端 为闲置端口；所述四端口网络的交叉中心设有一根高折射率介质柱，通过设置不同的输入 端口，进行全光信号的"非"逻辑。 所述交叉波导中的准一维光子晶体中的介质柱的折射率为3. 4或者大于2的值， 横截面形状为矩形、圆形或者多边形。 所述二维光子晶体的高折射率介质柱的横截面形状为圆形、椭圆形、三角形或者 多边形。 组成二维光子晶体的背景填充材料为空气或者折射率低于1. 4的低折射率介质。 所述二维光子晶体为（2m+l)X(2n+l)的阵列结构，m为大于等于5的整数，n为 大于等于8。 本专利技术的时钟信号发生器可广泛应用于光通信波段。它与现有技术相比，具有如 下积极效果。 1.通过对延时器单元的延时时间的调节，进而得到不同时钟周期的全光时钟信 号，从而实现全光学的光学时钟信号发生器。 2.具有结构紧凑，高、低逻辑输出对比度高，运算速度快，抗干扰能力强等优点，且 易于与其它光学逻辑元件进行集成。 3.通过对本专利技术结构的缩放，光学时钟发生器的工作波段可调至光通讯波段。【附图说明】 图1为本专利技术的光学时钟发生器结构图。 图中:非线性腔单元01 "十"字波导逻辑门单元02延时器单元03参考光输入端 1反馈信号输入端2闲置光输出端口 3参考光输入端4信号输出端口 5闲置光输出端6长 方形高折射率线性介质柱11长方形高折射率线性介质柱12正方形非线性介质柱13圆形 高折射率线性介质柱14圆形线性介质柱15 图2(a)为"十"字波导逻辑门单元结构图。 图中:参考光输入端1信号光输入端2闲置端3中间信号输出端7 图2 (b)为非线性腔单元结构图。 图中:参考光输入端4信号输出端5闲置端6中间信号输入端8 图3为图2(b)所示非线性腔单元的基本逻辑功能波形图。 图4为本专利技术的光学时钟发生器不同周期的光学时钟信号波形图。 图5为图2(a)所示"十"字波导逻辑门单元的"非"逻辑门输入输出关系表。 图6为图2 (b)所示非线性腔单元的逻辑功能真值表。【具体实施方式】 参照图1，本专利技术的光学时钟发生器包括一个非线性腔单元01、一个"十"字波导 逻辑门单元02及一个延时器单元03,光学时钟发生器为一种六端口的光子晶体结构，它由 两个参考光信号输入端、一个反馈信号输入端、一个系统信号及反馈信号输出端及和两个 闲置端口组成；"十"字波导逻辑门单元的输出端与非线性腔单元的输入端相连接，非线性 腔单元的的系统信号输出端与延时器单元的输入端相连接；延时器单元的输出端与"十"字 波导逻辑门单元的输入端相连接；如图1中所示的非线性腔单元01为一个二维光子晶体交 叉波导非线性腔，非线性腔单元为一个二维光子晶体交叉波导非线性腔，它由高折射率介 质柱构成二维的光子晶体"十"字交叉波导四端口网络，所述四端口网络的左端为参考光输 入端、下端为中间信号输入端、上端为系统信号输出端、右端为闲置端口；通过交叉波导中 心沿两波导方向放置两个相互正交的准一维光子晶体结构；在交叉波导的中部设置有中间 介质柱，所述中间介质柱为非线性材料，当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学时钟发生器，其特征在于：其包括一个非线性腔单元、一个“十”字波导逻辑门单元及一个延时器单元，所述光学时钟发生器为一种六端口的光子晶体结构，它由两个参考光信号输入端、一个反馈信号输入端、一个系统信号及反馈信号输出端和两个闲置端口组成；所述“十”字波导逻辑门单元的输出端与所述非线性腔单元的输入端相连接，所述非线性腔单元的系统信号输出端与所述延时器单元的输入端相连接；所述延时器单元的输出端与所述“十”字波导逻辑门单元的输入端相连接；所述信号输出端与一个二分支波导连接，该二分支波导一端作为系统输出端口，另一端作为反馈信号输出端口连接至延时器单元的输入端，所述延时器单元对输入信号进行时间延时并输出至反馈信号输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳征标，余铨强，
申请(专利权)人：欧阳征标，深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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