[发明专利]基于含缺陷非线性光子晶格的双输入双输出光学开关

说明书

本发明提供了一种基于含缺陷非线性光子晶格的双输入双输出光学开关，包括第一波导层和第二波导层，第一波导层设置在第二波导层上部；第一波导层包括包括N+m个波导，其中序号为v₁至v_N的N个波导为非线性波导，N+m个波导排列在同一水平面上，其中m为正整数；第二波导层包括N‑1个线性波导，所述N‑1个线性波导排列在同一水平面上；其中序号为u₁的线性波导具有正缺陷，序号为u_N‑1的线性波导具有负缺陷；双输入双输出光学开关还包括两个输入端口和两个输出端口。本发明具有非线性依赖的光开关透过率，不同输入端的不同光强具有不同的通光状态，能够灵活的调控光路开断，可实现高输入光强情况下的光路保护。

技术领域

本发明属于光通信与光学逻辑计算领域，涉及光学开关，具体涉及一种基于含缺陷非线性光子晶格的双输入双输出光学开关。

背景技术

随着传统集成工艺的不断提升，晶体管电路逐渐接近物理极限，届时摩尔定律将不再适用。用光信号来取代电信号成为了发展集成工艺的新出路，其中全光学开关在光计算与光信息处理中占有重要地位。

传统的机械式光开关体积大不易集成，且响应速度较慢；微电子光开关虽然具有较好的工艺兼容性，但是插入损耗大，开关不稳定，响应速度仅在微秒量级。随着光子技术的发展，光子晶格作为一种全新的全光平台出现在人们眼前，但是一般的全光光子晶格光开关只存在单输入/单输出，不利于对光信号的灵活调控。此外随着非线性效应的引入，高功率密度的光信号必定会对光学器件产生损伤，所以对光路的保护也是亟待解决的问题之一。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于含缺陷非线性光子晶格的双输入双输出光学开关，解决现有技术中光开关随着非线性效应的引入，高功率浓度的光信号对光学器件产生损伤的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于含缺陷非线性光子晶格的双输入双输出光学开关，包括第一波导层和第二波导层，所述第二波导层设置在第一波导层上部；

所述第一波导层记做v_n，包括N+m个波导，其中序号为v₁至v_N的N个波导为非线性波导，所述N+m个波导排列在同一水平面上，其中m为正整数；

所述第二波导层记做u_n，包括N-1个线性波导，所述N-1个线性波导排列在同一水平面上；其中序号为u₁的线性波导具有正缺陷，序号为u_N-1的线性波导具有负缺陷；

所述双输入双输出光学开关还包括两个输入端口(端口1和2)和两个输出端口(端口3和4)。

进一步地，所述线性波导位于两个非线性波段连接线中点的正上方。

进一步地，每两个相邻的所述非线性波导之间具有层内耦合系数κ₁，相邻线性波导和非线性波导之间具有层间耦合系数κ₂；其中，κ₁：κ₂为大于等于2且小于等于3。

进一步地，所述两个输入端口分别设置在第一波导层左侧(端口1)或右侧线性波导区域(端口2)，两个输出端口分别设置在第一波导层左侧(端口3)或右侧线性波导区域(端口4)。

进一步地，所述线性波导和非线性波导均为直线型波导。本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明设有双端口输入与输出端，光开关的开断依赖于光强和输入端口的选择，可实现高输入光强情况下的光路保护；

本发明呈锯齿状，具有非线性依赖的光开关透过率，不同输入端的不同光强具有不同的同光状态，能够灵活的调控光路开断，可实现高输入光强情况下的光路保护；