一种二进制全光比较器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种二进制全光比较器，利用3个微环谐振器对特定波长的谐振特性，将微环谐振器作为开关使用，并与光波导巧妙组合，利用光学的方式来实现两个二进制数的比较，以实现计算机技术中的二进制比较运算，利用了光的自然特性代替传统的电学逻辑器件，避免了传统电学器件对信号的影响，实现了高速大容量的信息处理，提高了计算机的性能，降低了计算机的能耗；工艺方面实现了与CMOS工艺的兼容，使得器件的体积小，速度快，扩展性好以及低插入损耗特性，便于与其他器件的大规模集成。

A Binary All-Optical Comparator

The utility model provides a binary all-optical comparator, which makes use of the resonance characteristics of three micro-ring resonators to a specific wavelength, uses the micro-ring resonator as a switch, intelligently combines with the optical waveguide, and realizes the comparison of two binary numbers by means of optics, so as to realize the binary comparison operation in computer technology, and replaces the traditional electrical logic with the natural characteristics of light. It avoids the influence of traditional electrical devices on signals, achieves high-speed and large-capacity information processing, improves the performance of computers and reduces the energy consumption of computers. In terms of technology, it is compatible with CMOS technology, which makes the devices small in size, fast in speed, good in scalability and low in-put loss, and facilitates large-scale integration with other devices.

【技术实现步骤摘要】
一种二进制全光比较器
本技术涉及集成电路
，尤其是涉及一种二进制全光比较器。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，芯片上的器件越来越小，单片集成度也就越来越高，这样计算机中的CPU可以获得更高的主频从而大大提高了计算机的比较速度，说明计算机的性能得到了质的飞跃。但是计算机主频的提高带来的最大的问题就是功耗急剧上升以及由此带来的散热和漏电问题，由此可见，集成电路的发展模式不能仅仅依靠摩尔定律所规定的路线发展。针对这一问题，科学家们从很早就开始着眼于研究新物理机理来提高计算机的性能，其中包括光子计算机、量子计算机等。从研究这些基本的逻辑单元开始，为实现新型计算机打下基础。众所周知，光学比较器属于光学信号处理和光计算领域，将成为光计算中重要的逻辑器件。比较器是一种在数字电路中比较重要的逻辑单元，采用光学方法实现的比较器，相较于电路的实现方法，光学手段实现的优势在于:由于光的天然属性，被比较单元之间有着较好的独立性，并行性好，延时小，数据量大，提高计算机性能，这些都是电路方法所难于实现的。然而，目前出现的光学比较器主要是基于非线性光学原理，它需要光学比较器在工作时有一束高强度的激光作为泵浦光，工作条件极为苛刻，不易实现。例如基于马赫-森德干涉全光逻辑运算比较器，基于半导体光放大器的全光逻辑比较器，基于光子晶体的全光逻辑比较器，他们的共同特点是功耗大、比较器尺寸大以及制作工艺方面不能与当前的CMOS工艺兼容，大规模的生产较为困难。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种二进制全光比较器，能与当前的CMOS工艺兼容，可以克服传统数值比较器出现的延时、降低插入损耗等问题。为了达到上述目的，本技术提供了一种二进制全光比较器，包括第一微环谐振模块及第二微环谐振模块及耦合模块，所述第一微环谐振模块包括第一微环谐振器，所述第二微环谐振模块包括第二微环谐振器及第三微环谐振器，所述第一微环谐振器、第二微环谐振器及第三微环谐振器均包括硅基纳米线微环、输入光波导、直通光波导及下载光波导，所述第一微环谐振器的直通光波导及下载光波导分别于与所述第二微环谐振器及第二微环谐振器的输入光波导连接，所述第二微环谐振器的直通光波导及所述第三微环谐振器的下载光波导分别与所述耦合模块的输入光波导连接；所述第一微环谐振器的输入光波导输入连续恒定光信号，所述第一微环谐振模块及所述第二微环谐振模块加载待比较的电压信号，所述耦合模块的输出光波导、所述第二微环谐振器的下载光波导及所述第三微环谐振器的直通光波导所输出的光信号共同组成比较结果信号。可选的，所述第一微环谐振器、第二微环谐振器及第三微环谐振器均包括调制机构，所述调制机构为热调制机构或电调制机构。可选的，所述待比较的电压信号通过所述调制机构作用于所述第一微环谐振模块及所述第二微环谐振模块，定义电压信号是低电平为逻辑‘0’，电压信号是高电平为逻辑‘1’；定义光波导有光输出时为逻辑‘1’，无光输出时为逻辑‘0’。可选的，每个所述待比较的电压信号的各个逻辑值在时间上精确对齐。可选的，每个所述待比较的电压信号对各自的微环谐振器的作用方式定义为：当电脉冲序列中出现逻辑‘0’时，微环谐振器在工作波长处谐振，光信号耦合到下载光波导输出；当电压信号中出现逻辑‘1’时，微环谐振器在工作波长处不谐振，光信号从直通光波导输出。可选的，所述耦合模块为Y型分支耦合器，所述Y型分支耦合器包括两个输入波导及一个输出波导。可选的，所述第一微环谐振器、第二微环谐振器及第三微环谐振器的谐振波长相同。在本技术提供的二进制全光比较器中，利用3个微环谐振器对特定波长的谐振特性，将微环谐振器作为开关使用，并与光波导巧妙组合，利用光学的方式来实现两个二进制数的比较，以实现计算机技术中的二进制比较运算，利用了光的自然特性代替传统的电学逻辑器件，避免了传统电学器件对信号的影响，实现了高速大容量的信息处理，提高了计算机的性能，降低了计算机的能耗；工艺方面实现了与CMOS工艺的兼容，使得器件的体积小，速度快，扩展性好以及低插入损耗特性，便于与其他器件的大规模集成，在光子计算机中将发挥重要作用。附图说明图1是本技术实施例提供的二进制全光比较器的结构示意图；图2是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3是带硅基电光调制器的微环谐振器MRR的电极的结构示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。如图1所示，所述二进制全光比较器包括第一微环谐振模块1及第二微环谐振模块2及耦合模块3，所述第一微环谐振模块1包括第一微环谐振器A，所述第二微环谐振模块2包括第二微环谐振器B1及第三微环谐振器B2，所述第一微环谐振器A、第二微环谐振器B1及第三微环谐振器B2均包括硅基纳米线微环、输入光波导、直通光波导及下载光波导，所述第一微环谐振器A的直通光波导13及下载光波导12分别于与所述第二微环谐振器B1及第二微环谐振器B2的输入光波导连接，所述第二微环谐振器B1的直通光波导16及所述第三微环谐振器B2的下载光波导分别与所述耦合模块3的输入光波导连接。具体的，所述第一微环谐振器A，包括第一硅基纳米线微环00、第一输入光波导11、第一直通光波导13及第一下载光波导12，所述第一微环谐振器A带有调制机构30。第一输入光波导11作为所述二进制全光比较器的输入端口，用于输入预设波长的激光。第一直通光波导13，用于输出当所述第一微环谐振器A不满足微环谐振条件时的所述第一输入光波导11输入的激光；所述第一下载光波导12，用于输出当所述第一微环谐振器A满足微环谐振条件时的所述第一输入光波导11输入的激光。所述第二微环谐振模块2包括所述第二微环谐振器B1和第三微环谐振器B2，所述第二微环谐振器B1包括第二硅基纳米线微环01、第二输入光波导15、第二直通光波导16、第二下载光波导17及第二输出光波导18，所述第二微环谐振器B1也带有调制机构30。所述第三微环谐振器B2包括第三硅基纳米线微环02、第三输入光波导19、第三直通光波导14及第三下载光波导20，所述第三微环谐振器B2也带有调制机构30。所述第一微环谐振器A的第一输入光波导11输入恒定连续的光信号，所述第一微环谐振器模块1和第二微环谐振器模块2加载待比较的电压信号，待比较的两个电压信号分别通过所述调制机构30，作用于所述第一微环谐振器模块1和第二微环谐振器模块2，规定电压信号是低电平为逻辑‘0’，电压信号是高电平为逻辑‘1’；规定光波导有光输出时为逻辑‘1’，无光输出时为逻辑‘0’。待比较的两个电压信号对微环谐振器的作用方式定义为：当电压信号为逻辑‘0’时，微环谐振器处于波长谐振状态，光信号的输出从下载光波导进行；当电压信号中出现逻辑‘1’时，微环谐振器处于波长不谐振，光信号从直通光波导输出；规定待比较的两个电压信号的各个逻辑值在时间上精确同步。所述耦合模块3为Y型分支耦合器，包括第四输入光波导21、第四输入光波导22及第四输出光波导23，所述耦合模块3的第四输入光波导21与第二微环谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二进制全光比较器，其特征在于，包括第一微环谐振模块及第二微环谐振模块及耦合模块，所述第一微环谐振模块包括第一微环谐振器，所述第二微环谐振模块包括第二微环谐振器及第三微环谐振器，所述第一微环谐振器、第二微环谐振器及第三微环谐振器均包括硅基纳米线微环、输入光波导、直通光波导及下载光波导，所述第一微环谐振器的直通光波导及下载光波导分别于与所述第二微环谐振器及第二微环谐振器的输入光波导连接，所述第二微环谐振器的直通光波导及所述第三微环谐振器的下载光波导分别与所述耦合模块的输入光波导连接；所述第一微环谐振器的输入光波导输入连续恒定光信号，所述第一微环谐振模块及所述第二微环谐振模块加载待比较的电压信号，所述耦合模块的输出光波导、所述第二微环谐振器的下载光波导及所述第三微环谐振器的直通光波导所输出的光信号共同组成比较结果信号。

【技术特征摘要】
1.一种二进制全光比较器，其特征在于，包括第一微环谐振模块及第二微环谐振模块及耦合模块，所述第一微环谐振模块包括第一微环谐振器，所述第二微环谐振模块包括第二微环谐振器及第三微环谐振器，所述第一微环谐振器、第二微环谐振器及第三微环谐振器均包括硅基纳米线微环、输入光波导、直通光波导及下载光波导，所述第一微环谐振器的直通光波导及下载光波导分别于与所述第二微环谐振器及第二微环谐振器的输入光波导连接，所述第二微环谐振器的直通光波导及所述第三微环谐振器的下载光波导分别与所述耦合模块的输入光波导连接；所述第一微环谐振器的输入光波导输入连续恒定光信号，所述第一微环谐振模块及所述第二微环谐振模块加载待比较的电压信号，所述耦合模块的输出光波导、所述第二微环谐振器的下载光波导及所述第三微环谐振器的直通光波导所输出的光信号共同组成比较结果信号。2.如权利要求1所述的二进制全光比较器，其特征在于，所述第一微环谐振器、第二微环谐振器及第三微环谐振器均包括调制机构，所述调制机构为热调制机构或电调制机构。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱爱军，赵春霞，牛军浩，胡聪，梁志勋，许川佩，杜社会，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西,45