【技术实现步骤摘要】
本专利技术所涉及金属微纳光学器件，尤其涉及利用电光效应实现逻辑运算功能的器件及光信号处理相关的一种基于表面等离激元的谐振环-mim波导电光可调控的逻辑门微纳器件。
技术介绍
1、当今现代信息技术呈爆发式发展，人们对高速数据传输及处理能力的渴望日益强烈。光逻辑门作为光信号处理技术的核心基石，在光交换系统、高速光分组交换、全光地址识别、数据编码、奇偶校验、信号再生、光计算以及未来高速大容量全光信号处理等众多关键领域都占据着核心地位，自然而然地成为了当前科研领域的聚焦热点。
2、随着科技的持续进步，光器件微型化与高度集成化已成为行业发展的必然走向。然而，传统光电子器件在发展进程中遭遇了光衍射这一巨大阻碍。电光逻辑门构建起电信号与光信号间的“桥梁”，兼具逻辑与调制一体化优势，结构简单、性能稳定且能优化信号。在信息技术快速发展背景下，光逻辑门作为光信号处理核心单元，是光交换系统关键器件与网络性能决定因素，在多领域有重要作用。一旦器件尺寸缩减至小于光波长，光便难以被有效约束于器件内部，致使光子的精准操控面临重重困难。在此艰难困境下，表面等离激元的独特性质被发掘。表面等离激元作为金属-介质界面处的电子密度波，具备将光场紧密限制在数十纳米微小空间内的卓越能力，成功突破了传统的衍射极限，并且拥有极为强大的局域场增强特性。相较于传统尺度为几百纳米级的光电器件，表面等离激元有效地破除了光衍射极限对光学集成器件发展的桎梏，为纳米尺度的光信息传输与处理铺就了崭新道路，在未来高度集成光子器件的深入研究与探索领域具有不可替代的关键影响力。基于此重
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，旨在解决现有的克服传统电子集成线路发热和速度瓶颈，进一步提升光子集成电路中光逻辑门的性能，降低信号传输损耗、提高信号处理速度与精度的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，包括：以drude银作为的基底，设置于该基底上的是由二氧化硅狭缝形成的谐振环-mim波导组合结构，以及设置在mim波导结构中通过电压信号控制光信号耦合传输的光路耦合结构。两条光路信号在输入波导上的两个输入端口；光信号耦合之后传输的输出波导。本结构包括两个光路传输的输入端和电控耦合后的光路光路输出端。通过采用时域有限差分法(fdtd)，利用表面等离激元可以突破衍射极限的特性，可以在纳米尺度上来实现对全光逻辑门的设计操作与集成。通过控制光源传输光程，改变其传输不同的耦合模式，实现信号的传输。主要通过调节电压来改变传输波导耦合模式，可对耦合结构实现对传输光程的调控从而设计出不同的逻辑门功能，包括与门、或门、异或门，并且在同一结构先实现不同逻辑门功能间的快速高效转换。
3、进一步地，所述谐振环-mim波导的波导结构，该波导结构由所属的二氧化硅材料刻蚀沉积的狭缝形成。
4、进一步地，所述谐振环-mim波导结构的波导中谐振环和矩形波导的狭缝宽度在水平面上是相等的。
5、进一步地，所述谐振环的宽度为50nm，矩形波导的水平方向上宽度为50nm。
6、进一步地，所述谐振环在水平方向上的平均尺寸半径为230nm，谐振环的最大外半径为255nm，最小内半径设计为205nm。
7、进一步地，所述环形谐振环与输出矩形波导的结构水平放置，且两个结构在同一水平对称轴上，以实现光信号的有效高效传输。
8、进一步地，所述电压信号调控的光路耦合结构，使用有机电光材料4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲基苯磺酸盐(dast)。
9、进一步地，所述电压信号调控的光路耦合结构，调控结构对称置于圆形谐振环的两侧。
10、进一步地，所述电压信号调控的光路耦合结构，在材料两侧添加电极。通过施加外电压，导致材料折射率的线性变。
11、进一步地，所述的光源信号输入为port1和port2正向输入。当单束光信号分别在两个端口输入后，其信号传输通过输出端输出，且传输效率相同；然后通过两个端口同时输入，信号传输经过波导结构的相干调控，信号传输率增强，实现该结构的“与”门逻辑运算。
12、两束光信号在输入时，改变信号的相位，使其相位差为一定值，信号耦合后，两束光信号产生干涉，实现“或”门逻辑运算。
13、在信号传输过程中，通过电压调控结构，改变光程传输，实现两束光信号间相消模式，输出端的信号传输率明显降低，实现该结构的“异或”门逻辑运算。
14、本专利技术提供了一种基于表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，包括以drude银作为的基底，设置于该基底上的是由二氧化硅狭缝形成的谐振环-mim波导组合结构，以及设置在mim波导结构中通过电压信号控制光信号耦合传输的光路耦合结构。通过采用时域有限差分法(fdtd)，利用表面等离激元可以突破衍射极限的特性，可以在纳米尺度上来实现对全光逻辑门的设计操作与集成。与现有技术相比，其显著优点在于：借助全光逻辑门的对称性结构进行设计，达成了“与”门、“或”门、“异或”门以及“异或”门的逻辑功能。并且，仅需对端口予以选择并改变相位差，就能在相同结构下实现不同逻辑功能的转换，具有良好的普适性；该结构较为简易，便于集成，而其他复杂逻辑门皆可通过这三大基本逻辑单元相互级联得以实现。
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1.一种基于表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，
2.如权利要求1所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，所述的谐振环-MIM波导的波导结构，该波导结构由所属的二氧化硅材料刻蚀沉积的狭缝形成。
3.如权利要求2所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，所述的谐振环-MIM波导结构的波导中谐振环和矩形波导的狭缝宽度在水平面上是相等的。
4.如权利要求2和3所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，谐振环的宽度为50nm，矩形波导的水平方向上宽度为50nm。
5.如权利要求2、3、4所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，谐振环在水平方向上的平均尺寸半径为230nm，谐振环的最大外半径为255nm，最小内半径设计为205nm。
6.如权利要求1到5所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，环形谐振环与输出矩形波导的结构水平放置，且两个结构在同一水平
7.如权利要求1到6所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，两个光信号输入矩形MIM波导关于谐振环对称设置。
8.如权利要求1所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，电压信号调控的光路耦合结构，使用有机电光材料4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲基苯磺酸盐(DAST)。
9.如权利要求8所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，电压信号调控的光路耦合结构，调控结构对称置于圆形谐振环的两侧。
10.如权利要求8、9所述的表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，电压信号调控的光路耦合结构，在材料两侧添加电极。
11.如权利要求1至10所述的一种表面等离激元的谐振环-MIM波导的电光逻辑门器件，其特征在于，所述的光源信号输入为port1和port2正向输入。当单束光信号分别在两个端口输入后，其信号传输通过输出端输出，且传输效率相同；然后通过两个端口同时输入，信号传输经过波导结构的相干调控，信号传输率增强，实现该结构的“与”门逻辑运算。
...【技术特征摘要】
1.一种基于表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，其特征在于，
2.如权利要求1所述的一种表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，其特征在于，所述的谐振环-mim波导的波导结构，该波导结构由所属的二氧化硅材料刻蚀沉积的狭缝形成。
3.如权利要求2所述的一种表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，其特征在于，所述的谐振环-mim波导结构的波导中谐振环和矩形波导的狭缝宽度在水平面上是相等的。
4.如权利要求2和3所述的一种表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，其特征在于，谐振环的宽度为50nm，矩形波导的水平方向上宽度为50nm。
5.如权利要求2、3、4所述的一种表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，其特征在于，谐振环在水平方向上的平均尺寸半径为230nm，谐振环的最大外半径为255nm，最小内半径设计为205nm。
6.如权利要求1到5所述的一种表面等离激元的谐振环-mim波导的电光逻辑门器件，其特征在于，环形谐振环与输出矩形波导的结构水平放置，且两个结构在同一水平对称轴上，以实现光信号的有效高效传...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭玲，梁文彬，黄琳杰，辛尧，文益达，许洋彬，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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