[发明专利]基于声子晶体环形谐振腔的流固型声波逻辑与门器件

说明书

本发明公开一种基于声子晶体环形谐振腔的流固型声波逻辑与门器件，包括声子晶体结及外封装盒；外封装盒前端面上设置有第一入射端口、第二入射端口及第三出射端口，后端面上设置有第一出射端口和第二出射端口；声子晶体结为周期排列的圆钢柱体，通过移除周期排列的圆钢柱体中的若干柱体，在第一入射端口与第一出射端口之间形成第一入射波导，在第二入射端口与第二出射端口之间形成第二入射波导，在第一入射波导和第二入射波导之间形成两个环形谐振腔，在两个环形谐振腔之间形成一个连接所述第三出射端口的出射波导。本发明能够实现以声波为传播媒质的逻辑与功能。

〖技术领域〗

本发明涉及材料、集成器件制造、声波技术等领域，具体涉及一种声波集成结构中使用的逻辑门器件。

〖背景技术〗

声子晶体是由两种或两种以上不同弹性材料周期性排列组成的，其具有声波禁带、自准直效应、负折射等特性，可以设计成声波透镜、声波导、声波滤波器和声波开关等。声波器件的设计，必须减小尺寸，高度集成，而声子晶体特性的主要机理是布拉格散射，布拉格散射尺度要求与声波长在同一数量级，因此减小尺寸是声波的器件设计一大瓶颈。以往的点缺陷谐振器件设计，由于元件间的干扰作用，透射品质不佳。

声子晶体声波器件应用研究刚刚起步，目前还没有采用声子晶体环形谐振腔的流固型声波逻辑门器件。

〖发明内容〗

本发明的目的是提供一种基于声子晶体环形谐振腔的流固型声波逻辑与门器件，能够实现以声波为传播媒质的逻辑与功能。本发明的目的由以下技术方案实现：

一种基于声子晶体环形谐振腔的流固型声波逻辑与门器件，其特征在于，包括声子晶体结及外封装盒；外封装盒前端面上设置有第一入射端口、第二入射端口及第三出射端口，后端面上设置有第一出射端口和第二出射端口；声子晶体结为周期排列的圆钢柱体，通过移除周期排列的圆钢柱体中的若干柱体，在第一入射端口与第一出射端口之间形成第一入射波导，在第二入射端口与第二出射端口之间形成第二入射波导，在第一入射波导和第二入射波导之间形成两个环形谐振腔，在两个环形谐振腔之间形成一个连接所述第三出射端口的出射波导。

作为具体的技术方案，所述外封装盒为硅基盒。

作为具体的技术方案，所述声子晶体结构由25＊16矩阵排列的圆钢柱体构成。

作为具体的技术方案，所述25＊16矩阵排列的圆钢柱体的间距为横向5*10^-4m，纵向5*10^-4m。

作为具体的技术方案，所述25＊16矩阵排列的圆钢柱体中，环形谐振腔为选择5＊5结构移除外围柱体，留下3＊3排列结构形成。

作为具体的技术方案，所述的环形谐振腔中的四个角落，分别放置四个局域圆钢柱体。

作为具体的技术方案，所述圆钢柱体纵向截面半径2.25*10^-4m、四个局域圆钢柱体的纵向截面半径1.25*10^-4m，长度均为1.0*10^-2m。

作为具体的技术方案，所述钢材料的参数为：密度ρ_s＝7780kgm³，纵波波速C_sl＝5825m/s和横波波速C_st＝3227m/s；空气的参数为：密度ρ_a＝1.29kgm³,纵波波速C_sa＝343m/s；硅材料的参数为：密度ρ_si＝2330kgm³。

作为具体的技术方案，所述硅基盒的厚度为1.0*10^-5m，内部长25＊5*10^-4m，外部宽16＊5*10^-4m，内部高1.0*10^-2m。