[发明专利]一种基于横自旋结构光场的XNOR逻辑门

权利要求书

1.一种基于横自旋结构光场的XNOR逻辑门，其特征在于，该XNOR逻辑门结构包括一个复合波导和两个结构完全相同的均匀实心第一金属纳米球(r1)和第二金属纳米球(r2)；所述复合波导为实心结构，其整体呈Y型分支结构，包括输出波导(105)和与所述输出波导(105)相连接的第一输入波导臂和第二输入波导臂，光信号分别从所述第一输入波导臂一端的第一光信号输入端(a)和所述第二输入波导臂一端的第二光信号输入端(b)输入，然后从所述输出波导(105)一端的光信号输出端(c)输出；所述第一金属纳米球(r1)和第二金属纳米球(r2)用于激发所述光信号，且第一金属纳米球(r1)位于所述第一光信号输入端(a)的前端，第二金属纳米球(r2)位于所述第二光信号输入端(b)的前端；

其中，所述第一输入波导臂包括依次连接的第一输入波导(101)和第一弯折波导(103)，所述第二输入波导臂包括依次连接的第二输入波导(102)和第二弯折波导(104)；所述第一输入波导(101)、所述第二输入波导(102)和所述输出波导(105)均为矩形波导，并且所有矩形波导的中心线均呈直线，所述第一输入波导(101)和所述第二输入波导(102)结构完全相同，所述第一弯折波导(103)和所述第二弯折波导(104)结构完全相同；

所述第一弯折波导(103)远离第一输入波导(101)的一端和所述第二弯折波导(104)远离第二输入波导(102)的一端均与所述输出波导(105)的另一端连接，并形成Y型耦合器，用于将通过所述第一光信号输入端(a)和所述第二光信号输入端(b)分别输入所述第一输入波导(101)和所述第二输入波导(102)中的光信号耦合到所述输出波导(10 5)一端的所述光信号输出端(c)中，所述第一输入波导(101)和所述第二输入波导(102)分别与所述输出波导(105)平行，所述第一输入波导臂和所述第二输入波导臂以所述输出波导(105)的中心线为对称轴呈对称分布；

所述第一金属纳米球(r1)和所述第二金属纳米球(r2)的半径均为预设半径；所述第一输入波导(101)和所述第二输入波导(102)的长度均为第一长度，所述输出波导(105)的长度为第二长度；所述第一弯折波导(103)和所述第二弯折波导(104)均由两个结构完全相同的均匀实心圆环组成，所有圆环的横截面与所述第一输入波导(101)、所述第二输入波导(102)和所述输出波导(105)的横截面均相同，为矩形，且所有圆环中心线对应圆弧的圆心角均为90°，其中，所述第一弯折波导(103)与所述输出波导(105)连接的圆环的圆心位于所述复合波导外部，所述第一弯折波导(103)与所述第一输入波导(101)连接的圆环的圆心位于所述复合波导内部，所述第二弯折波导(104)与所述输出波导(105)连接的圆环的圆心位于所述复合波导外部，所述第二弯折波导(104)与所述第二输入波导(102) 连接的圆环的圆心位于所述复合波导内部，所有圆环的内径均为第一直径，外径均为第二直径；

所述第一输入波导(101)、第二输入波导(102)、第一弯折波导(103)、第二弯折波导(104)和输出波导(105)的宽度均为预设波导宽度，厚度均为预设波导厚度。

2.根据权利要求1所述的基于横自旋结构光场的XNOR逻辑门，其特征在于，所述XNOR逻辑门包括：一表面水平且光滑的二氧化硅(SiO₂)衬底(204)；在所述二氧化硅(SiO₂)衬底(204)上表面形成的一层厚度为50nm的金(Au)薄膜(203)；以及在所述金(Au)薄膜(203)上表面形成的所述一个复合波导和所述第一金属纳米球(r1)和所述第二金属纳米球(r2)；

其中，所述一个复合波导在厚度方向上由两层不同的材料构成，包括位于所述金(Au)薄膜(203)上表面的第一层复合波导材料(202)和位于所述第一层复合波导材料(202)上表面的第二层复合波导材料(201)，所述第一层复合波导材料(202)为二氧化硅(SiO₂)，其厚度为30nm；所述第二层复合波导材料(201)为金(Au)，其厚度为50nm；

所述第一金属纳米球(r1)和所述第二金属纳米球(r2)的材料均为金(Au)，所述预设半径为30nm。