本发明专利技术公开了一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法、装置、介质及产品，涉及光学透镜和光通信技术领域。方法包括：构建超透镜中单元结构的几何参数数据库；对衬底进行网格划分，根据传播相位公式以及逻辑运算需要，确定每一个网格中心点的相位，从几何参数数据库中选择几何参数组制备对应的单元结构，得到超透镜；以多个超透镜为光输入端构建全光可控式逻辑门，利用光干涉效应，将同相位或反相位的出射光通过超透镜聚焦到透射焦点，根据透射焦点处的光强和光强阈值确定逻辑状态。本发明专利技术基于超透镜完成验证全光可控式逻辑门，能够减小全光可控式逻辑门的体积、降低全光可控式逻辑门的管损耗，同时提高光学可调性。
1、由超材料组成的超透镜是近年来研究的热点之一。超材料是一种采用周期性亚波长结构的人工材料，其电磁响应可以实现自然界不存在的电磁学参数或特性。由超材料组成的超表面是实现超构透镜功能的关键，其可以通过改变结构单元的尺寸、形状、材料性质或位置，或利用传感器和自适应算法，实时调整入射光的相位、振幅、偏振和传播方向，从而实现对光波前相位的调控，使得光能进行反常折射或聚焦。由其构成的超透镜与传统透镜组相比，具有更强大的成像能力和更宽的成像范围，可以克服传统透镜的散光、畸变等缺陷，同时体积更小、重量更轻，便于集成。
2、光逻辑门是一种基于光学原理实现的逻辑门，它使用光信号而非电信号进行运算。光逻辑门的输入和输出信号都是光信号，因此可以大大提高信号的传输速度和传输距离，能够满足高速通信和远距离通信的需求。同时，光信号不易受到电磁干扰，能够提高设备的性能稳定性。关于光逻辑门的实现，研究者们已经提出许多方案：传统的光逻辑器件是由非线性光纤和半导体光放大器构成的，许多基于半导体光放大器的多功能逻辑电路已经在理论和实验上得到了报道，近年来人们也在尝试采用各种方法来实现光逻辑运算，如利用等离子激元、介质波导、光子晶体等，也取得了许多成果。不过上述方法也并非是完美，也存在了一些缺陷：传统的仪器体积太大，无法集成；等离激元逻辑门，虽然体积小，但是光损耗过大；介质波导与光子晶体逻辑门，受制于形状与光路，其光学可调性较差。
/>技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法、装置、介质及产品，能够减小全光可控式逻辑门的体积、降低全光可控式逻辑门的管损耗，同时提高光学可调性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，包括：
4、确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库；所述几何参数数据库包括多个几何参数组；所述几何参数数据库中几何参数组对应单元结构的相位改变量覆盖0～2π；
5、根据晶格常数对衬底进行网格划分，根据传播相位公式以及逻辑运算需要，确定每一个网格中心点的相位；所述传播相位公式是基于广义斯涅耳定律确定的；
6、根据每个网格中心点的相位从几何参数数据库中选择几何参数组，并在衬底上网格中心点处制备对应的单元结构，得到超透镜；
7、返回步骤“确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库”直至迭代次数达到预设端口数量，得到多个超透镜；多个所述超透镜的透射焦点相同；
8、以多个所述超透镜为光输入端构建全光可控式逻辑门，利用光干涉效应，将同相位或反相位的出射光通过超透镜聚焦到透射焦点，根据透射焦点处的光强和光强阈值确定逻辑状态。
9、可选的，在确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库之前，还包括：
10、确定预设单元结构高度下单元结构处于不同周期对应的入射光透射率；所述周期为相邻单元结构的中点距离；
11、确定最大入射光透射率对应的周期为超透镜中单元结构的晶格常数。
12、可选的，在确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库之前，还包括：
13、确定任一衬底待定材料为当前衬底待定材料；
14、基于超透镜的工作波长和晶格常数，利用数值模拟方法对当前衬底待定材料进行入射光场与出射光场的仿真模拟，得到当前衬底待定材料不同厚度与入射光透射率的对应关系；
15、更新当前衬底待定材料并返回步骤“基于超透镜的工作波长和晶格常数，利用数值模拟方法对当前衬底待定材料进行入射光场与出射光场的仿真模拟，得到当前衬底待定材料不同厚度与入射光透射率的对应关系”并遍历所有衬底待定材料，得到不同衬底待定材料不同厚度与入射光透射率的对应关系；
16、确定最大入射光透射率对应的衬底待定材料为衬底最优材料；
17、确定最大入射光透射率对应的厚度为衬底最优厚度。
18、可选的，确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库，包括：
19、确定任一单元结构材料为当前单元结构材料；
20、确定当前单元结构材料的最优晶格常数和最优高度；所述最优晶格常数是通过工作波长的透射率确定的；
21、确定最优晶格常数和最优高度下，单元结构为不同横向尺寸时入射光经过单元结构前后的相位变化曲线；
22、根据最优晶格常数和最优高度，以及所述相位变化曲线，确定当前单元结构材料的几何参数数据库；
23、更新当前单元结构材料并返回步骤“确定当前单元结构材料的最优晶格常数和最优高度”并遍历所有单元结构材料，得到不同单元结构材料的几何参数数据库。
24、可选的，确定当前单元结构材料的最优晶格常数和最优高度，包括：
25、对当前单元结构材料的晶格常数进行固定步长扫描，得到不同晶格常数下的工作波长的透射率；
26、确定工作波长的透射率最大的前预设个数个晶格常数为待定最优晶格常数；
27、确定任一待定最优晶格常数为当前待定最优晶格常数；
28、基于当前待定最优晶格常数，对当前单元结构材料的高度进行固定步长扫描，得到不同高度下的工作波长的透射率；
29、更新当前待定最优晶格常数并返回步骤“基于当前待定最优晶格常数，对当前单元结构材料的高度进行固定步长扫描，得到不同高度下的工作波长的透射率”并遍历所有待定最优晶格常数；
30、确定最大工作波长的透射率对应的待定最优晶格常数为当前单元结构材料的最优晶格常数；
31、确定最大工作波长的透射率对应的高度为当前单元结构材料的最优高度。
32、可选的，所述传播相位公式为：
33、
34、其中，为网格中心点(x,y)的相位；λd为工作波长，f为超透镜聚焦距离。
35、可选的，所述衬底待定材料为光学玻璃、第一无机化合物、硅、光学聚合物和纳米结构材料中的一种或多种；
36、所述光学玻璃包括但不限于石英玻璃、镓酸盐玻璃、稀土玻璃、铌酸钾玻璃和玻璃陶瓷；
37、所述第一无机化合物包括但不限于二氧化硅、氮化硅和氟化钡；
38、所述纳米结构材料包括但不限于金属-绝缘体多层结构、金刚石结构和离子体纳米结构；
39、所述单元结构材料包括金属、二维材料、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，在确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，在确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库之前，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，确定当前单元结构材料的最优晶格常数和最优高度，包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，所述传播相位公式为：
7.根据权利要求4所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，所述衬底待定材料为光学玻璃、第一无机化合物、硅、光学聚合物和纳米结构材料中的一种或多种；
8.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法。
...
【技术特征摘要】
1.一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，在确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，在确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库之前，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，确定工作波长，并根据工作波长的透射率，以及入射光相位变化的覆盖程度，优化材料以及几何参数，得到超透镜中单元结构的几何参数数据库，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于超透镜的全光可控式逻辑门设计方法，其特征在于，确定当前单元结构材料的最优晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，张洪彬，李宁，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。