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原创文章
基于二维光子晶体非线性效应的全光逻辑门
吴蓉 杨建业 *张皓辰 
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
基于光子晶体非线性效应和线性干涉效应设计了全光异或、非和与逻辑门。应用反演定理拆分较复杂逻辑表达式，通过级联组合设计了全光或非门和四输入与门逻辑器件。本文利用时域有限差分法进行仿真模拟计算，对非线性环形腔的耦合特性进行了分析，然后在信号波长为1.47 μm条件下设计了上述逻辑器件，且通过可扩展输入端可设计出更多输入的器件。分析了信号功率对四输入与逻辑器件逻辑功能的影响。结果表明信号光源功率在1.1 W/μm2到3.4 W/μm2之间时，输出端的逻辑对比度均大于10 dB。所设计器件响应时间最短仅1.6 ps，占用面积小，易于扩展与集成，在光处理系统和集成光路中有较大应用前景。
环形谐振腔 微腔 光逻辑 非线性效应 ring resonator microcavity optical logics nonlinear effect 
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中国光学
2024, 17(2): 456
原创文章
基于二维光子晶体全光逻辑门的设计
吴蓉 张皓辰 *杨建业 
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
在二维光子晶体中嵌入了线缺陷，利用线性干涉效应和波导耦合，设计了一种基于二维光子晶体的同或门和与非门结构。主要采用平面波展开法对该二维光子晶体的能带结构进行分析，采用时域有限差分法，结合线性干涉效应，在Rsoft平台对所设计的同或门和与非门进行稳定电场图和归一化功率仿真。仿真结果标明：设计的同或门对比度高达29.5 dB，响应时间为0.073 ps，数据传输速率为13.7 Tbit/s；设计的与非门对比度高达24.15 dB，响应时间为0.08 ps，数据传输速率为12.5 Tbit/s。这些结果表明所设计的结构对比度高、响应时间短和数据传输速率快。
光子晶体 逻辑门 时域有限差分法 干涉 对比度 photonic crystal logic gate finite difference time domain method interference contrast 
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中国光学
2024, 17(1): 245
原创文章
耦合区数量对鼎形微环谐振器输出的影响
吴蓉 张皓辰 *
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
为了探究鼎形微环谐振器的耦合区数量对输出的影响，建立了鼎形微环谐振器的物理模型。利用传输矩阵法对鼎形微环谐振器的物理模型进行研究。分析了不同耦合区数量对鼎形微环谐振器输出的影响。实验结果表明，随着耦合区数量的增加，在1.54~1.56 μm工作波长范围内谐振峰的数量增加，半高全宽FWHM越小，品质因子Q则越大，器件的储能性能越好，并且还能实现对特定波长的滤波作用。耦合区数量对鼎形微环谐振器性能有着很大影响，在设计时根据实际需要选择耦合区数量。
鼎形微环谐振器 耦合区数量 传输矩阵 高透射率 ding-shaped microring resonator number of coupling regions transfer matrix high transmittance 
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中国光学
2023, 16(6): 1493
原创文章
结合非线性效应和线性干涉效应设计的全光半加器
杨建业 *吴蓉 张皓辰 
作者单位
摘要
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
结合光子晶体非线性效应和线性干涉效应设计了一种全光半加器。将光源平均分成两部分，对半加器的与门和异或门分开设计。利用非线性效应实现高对比度的与门；利用线性干涉效应实现异或逻辑，从而使器件整体响应速度更快。在这种设计结构下，器件对信号光源功率只有阈值要求，当信号功率大于51.4 mW/μm2时输出稳定，抗干扰能力强。所设计的半加器进位输出端口对比度为20.69 dB，输出端口对比度为20.13 dB。数据传输速率为0.75 Tbits/s,占用面积623 μm2。
全光半加器 环形谐振腔 微腔 光逻辑 线性干涉效应 all-optical half adders ring resonator micro-cavity optical logics linear interference effect 
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中国光学
2023, 16(5): 1186
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