光子晶体数字逻辑光路集成的关键技术研究

近20年来，人们梦想实现全光中央处理器，因此全光逻辑器件成为目前的研究热点。已在波导式集成光学逻辑器件方面做了大量工作，但不适合发展大规模集成光路。光子晶体为光路大规模集成带来了希望，但目前只在分立逻辑元件方面开展了工作，而它与集成元件在结构方面有很大的差异，且多个元件集成在一起时必须考虑缓冲、逻辑幅值匹配、负载匹配、时延、同步、扇出能力和非线性等问题，因此逻辑光路集成技术的研究和突破对于实现全光中央处理器至关重要。以MAXWELL方程组、等效网络法和光子带隙理论为基础，借鉴数字逻辑集成电路技术，用二维光子晶体建立数字逻辑集成光路模型，以时域有限差分法为主，研究其中的缓冲、匹配和时延影响等关键技术问题，在此基础上构建集成与门光路、集成或门光路、集成非门光路、集成逻辑缓冲光路、集成逻辑幅值变换光路等关键光路，为光子晶体数字逻辑光路集成提供理论和方法，为实现全光中央处理器奠定技术基基础。