[发明专利]基于石墨烯表面等离子激元的Feynman门

权利要求书

1.一种基于石墨烯的表面等离子激元的Feynman门，其特征在于包括基底、缓冲层、第一矩形直波导、第二矩形直波导、第三矩形直波导、第四矩形直波导、第五矩形直波导、弧度为90度的第一弧形波导、弧度为90度的第二弧形波导、第一微环谐振腔和第二微环谐振腔；所述的基底和所述的缓冲层均为长方体结构，将所述的基底的长边方向定义为左右方向，宽边方向定义为前后方向；

所述的缓冲层平铺设置在所述的基底的上表面，所述的缓冲层的前端面与所述的基底的前端面位于同一平面，所述的缓冲层的后端面与所述的基底的后端面位于同一平面，所述的缓冲层的左端面与所述的基底的左端面位于同一平面，所述的缓冲层的右端面与所述的基底的右端面位于同一平面，所述的第一矩形直波导、所述的第二矩形直波导、所述的第三矩形直波导、所述的第四矩形直波导、所述的第五矩形直波导、所述的第一弧形波导、所述的第二弧形波导、所述的第一微环谐振腔和所述的第二微环谐振腔分别平铺设置在所述的缓冲层的上表面，所述的第一矩形直波导和所述的第三矩形直波导的长边方向均平行于所述的缓冲层的宽边方向，所述的第二矩形直波导的长边方向、所述的第四矩形直波导的长边方向和所述的第五矩形直波导的长边方向均平行于所述的缓冲层的长边方向，所述的第一矩形直波导、所述的第二矩形直波导、所述的第三矩形直波导、所述的第四矩形直波导和所述的第五矩形直波导的宽边长度均为30nm，所述的第一矩形直波导的长边长度等于360nm，所述的第二矩形直波导的长边长度为658nm，所述的第三矩形直波导的长边长度为44nm，所述的第四矩形直波导的长边长度为268nm，所述的第五矩形直波导长边长度为115nm，所述的第一微环谐振腔和所述的第二微环谐振腔的内圈半径均为70nm，外圈半径均为100nm，所述的第一弧形波导和所述的第二弧形波导的内径均为105nm，外径均为135nm；

所述的第一矩形直波导的后端面所在平面与所述的缓冲层的后端面所在平面重合，所述的第一矩形直波导的右端面所在平面与所述的缓冲层的右端面所在平面具有一段距离，所述的第一矩形直波导的前端面与所述的第二弧形波导的一端连接，所述的第二弧形波导的另一端与所述的第五矩形直波导的右端面连接，所述的第五矩形直波导的左端面与所述的第一弧形波导的一端连接，所述的第一弧形波导的另一端和所述的第三矩形直波导的前端面贴合连接，所述的第五矩形直波导的前端面与所述的缓冲层的前端面之间具有一段距离，所述的第一微环谐振腔位于所述的第三矩形直波导的左侧，所述的第三矩形直波导的左端面向左移动6nm将会与所述的第一微环谐振腔的外侧壁相切，所述的第四矩形直波导位于所述的第一微环谐振腔的前侧，所述的第四矩形直波导的左端面与所述的缓冲层的左端面位于同一平面，所述的第二矩形直波导位于所述的第一微环谐振腔的后侧，所述的第二矩形直波导的左端面与所述的缓冲层的左端面位于同一平面，所述的第二矩形直波导的右端面所在平面与所述的第一矩形直波导的左端面所在平面之间具有一段距离；所述的第四矩形直波导的后端面向后移动2nm将会与所述的第一微环谐振腔的外侧壁相切，所述的第二矩形直波导的前端面向前移动2nm将会与所述的第一微环谐振腔的外侧壁相切，所述的第二微环谐振腔位于所述的第一矩形直波导的左侧以及所述的第二矩形直波导的后侧，所述的第一矩形直波导的左端面向左移动2nm后将会与第二微环谐振腔的外侧壁相切，所述的第二矩形直波导的后端面向后移动3nm后将会与第二微环谐振腔的外侧壁相切；所述的第二矩形直波导的左端面为所述的Feynman门的输入端，所述的第四矩形直波导的左端面为所述的Feynman门的第一输出端，所述的第一矩形直波导的后端面为所述的Feynman门的第二输出端；

所述的基底的材料为硅，所述的基底的厚度为20nm，所述的缓冲层的材料为二氧化硅，所述的缓冲层的厚度为20nm；

所述的第一矩形直波导由第一底层矩形直波导、第一左侧矩形直波导、第一右侧矩形直波导、第一中层矩形直波导和第一上层矩形直波导通过CMOS兼容工艺连接形成，此时将所述的第一矩形直波导的长边方向定义为其前后方向，宽边方向定义为其左右方向；所述的第一底层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第一底层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第一底层矩形直波导沿前后方向的长度为360nm，所述的第一底层矩形直波导的沿左右方向的长度为30nm，所述的第一左侧矩形直波导和所述的第一右侧矩形直波左右导间隔设置在所述的第一底层矩形直波导的上端面，所述的第一左侧矩形直波导的左端面与所述的第一底层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第一右侧矩形直波导的右端面与所述的第一底层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第一左侧矩形直波导和所述的第一右侧矩形直波导的材料均为二氧化硅，所述的第一左侧矩形直波导和所述的第一右侧矩形直波导沿上下方面的厚度均为10nm，所述的第一左侧矩形直波导和所述的第一右侧矩形直波导沿左右方向的长度均为1nm，所述的第一左侧矩形直波导和所述的第一右侧矩形直波导沿前后方向的长度均为360nm，所述的第一中层矩形直波导设置在所述的第一左侧矩形直波导和所述的第一右侧矩形直波导上端面上，所述的第一中层矩形直波导的左端面与所述的第一左侧矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第一中层矩形直波导的右端面与所述的第一右侧矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第一中层矩形直波导的材料为石墨烯，所述的第一中层矩形直波导沿上下方向的厚度为1nm，所述的第一中层矩形直波导沿前后方向的长度为360nm，所述的第一中层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm，所述的第一上层矩形直波导设置在所述的第一中层矩形直波导的上端面，所述的第一上层矩形直波导的左端面与所述的第一中层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第一上层矩形直波导的右端面与所述的第一中层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第一上层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第一上层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第一上层矩形直波导沿前后方向的长度为360nm，所述的第一上层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm；

所述的第二矩形直波导由第二底层矩形直波导、第二左侧矩形直波导、第二右侧矩形直波导、第二中层矩形直波导和第二上层矩形直波导通过CMOS兼容工艺连接形成，此时将所述的第二矩形直波导的长边方向定义为其前后方向，宽边方向定义为其左右方向；所述的第二底层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第二底层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第二底层矩形直波导沿前后方向的长度为658nm，所述的第二底层矩形直波导的沿左右方向的长度为30nm，所述的第二左侧矩形直波导和所述的第二右侧矩形直波左右导间隔设置在所述的第二底层矩形直波导的上端面，所述的第二左侧矩形直波导的左端面与所述的第二底层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第二右侧矩形直波导的右端面与所述的第二底层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第二左侧矩形直波导和所述的第二右侧矩形直波导的材料均为二氧化硅，所述的第二左侧矩形直波导和所述的第二右侧矩形直波导沿上下方面的厚度均为10nm，所述的第二左侧矩形直波导和所述的第二右侧矩形直波导沿左右方向的长度均为1nm，所述的第二左侧矩形直波导和所述的第二右侧矩形直波导沿前后方向的长度均为658nm，所述的第二中层矩形直波导设置在所述的第二左侧矩形直波导和所述的第二右侧矩形直波导上端面上，所述的第二中层矩形直波导的左端面与所述的第二左侧矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第二中层矩形直波导的右端面与所述的第二右侧矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第二中层矩形直波导的材料为石墨烯，所述的第二中层矩形直波导沿上下方向的厚度为1nm，所述的第二中层矩形直波导沿前后方向的长度为658nm，所述的第二中层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm，所述的第二上层矩形直波导设置在所述的第二中层矩形直波导的上端面，所述的第二上层矩形直波导的左端面与所述的第二中层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第二上层矩形直波导的右端面与所述的第二中层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第二上层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第二上层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第二上层矩形直波导沿前后方向的长度为658nm，所述的第二上层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm；

所述的第三矩形直波导由第三底层矩形直波导、第三左侧矩形直波导、第三右侧矩形直波导、第三中层矩形直波导和第三上层矩形直波导通过CMOS兼容工艺连接形成，此时将所述的第三矩形直波导的长边方向定义为其前后方向，宽边方向定义为其左右方向；所述的第三底层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第三底层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第三底层矩形直波导沿前后方向的长度为44nm，所述的第三底层矩形直波导的沿左右方向的长度为30nm，所述的第三左侧矩形直波导和所述的第三右侧矩形直波左右导间隔设置在所述的第三底层矩形直波导的上端面，所述的第三左侧矩形直波导的左端面与所述的第三底层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第三右侧矩形直波导的左端面与所述的第三底层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第三左侧矩形直波导和所述的第三右侧矩形直波导的材料均为二氧化硅，所述的第三左侧矩形直波导和所述的第三右侧矩形直波导沿上下方面的厚度均为10nm，所述的第三左侧矩形直波导和所述的第三右侧矩形直波导沿左右方向的长度均为1nm，所述的第三左侧矩形直波导和所述的第三右侧矩形直波导沿前后方向的长度均为44nm，所述的第三中层矩形直波导设置在所述的第三左侧矩形直波导和所述的第三右侧矩形直波导上端面上，所述的第三中层矩形直波导的左端面与所述的第三左侧矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第三中层矩形直波导的右端面与所述的第三右侧矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第三中层矩形直波导的材料为石墨烯，所述的第三中层矩形直波导沿上下方向的厚度为1nm，所述的第三中层矩形直波导沿前后方向的长度为44nm，所述的第三中层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm，所述的第三上层矩形直波导设置在所述的第三中层矩形直波导的上端面，所述的第三上层矩形直波导的左端面与所述的第三中层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第三上层矩形直波导的右端面与所述的第三中层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第三上层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第三上层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第三上层矩形直波导沿前后方向的长度为44nm，所述的第三上层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm；

所述的第四矩形直波导由第四底层矩形直波导、第四左侧矩形直波导、第四右侧矩形直波导、第四中层矩形直波导和第四上层矩形直波导通过CMOS兼容工艺连接形成，此时将所述的第四矩形直波导的长边方向定义为其前后方向，宽边方向定义为其左右方向；所述的第四底层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第四底层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第四底层矩形直波导沿前后方向的长度为268nm，所述的第四底层矩形直波导的沿左右方向的长度为30nm，所述的第四左侧矩形直波导和所述的第四右侧矩形直波左右导间隔设置在所述的第四底层矩形直波导的上端面，所述的第四左侧矩形直波导的左端面与所述的第四底层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第四右侧矩形直波导的右端面与所述的第四底层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第四左侧矩形直波导和所述的第四右侧矩形直波导的材料均为二氧化硅，所述的第四左侧矩形直波导和所述的第四右侧矩形直波导沿上下方面的厚度均为10nm，所述的第四左侧矩形直波导和所述的第四右侧矩形直波导沿左右方向的长度均为1nm，所述的第四左侧矩形直波导和所述的第四右侧矩形直波导沿前后方向的长度均为268nm，所述的第四中层矩形直波导设置在所述的第四左侧矩形直波导和所述的第四右侧矩形直波导上端面上，所述的第四中层矩形直波导的左端面与所述的第四左侧矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第四中层矩形直波导的右端面与所述的第四右侧矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第四中层矩形直波导的材料为石墨烯，所述的第四中层矩形直波导沿上下方向的厚度为1nm，所述的第四中层矩形直波导沿前后方向的长度为268nm，所述的第四中层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm，所述的第四上层矩形直波导设置在所述的第四中层矩形直波导的上端面，所述的第四上层矩形直波导的左端面与所述的第四中层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第四上层矩形直波导的右端面与所述的第四中层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第四上层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第四上层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第四上层矩形直波导沿前后方向的长度为268nm，所述的第四上层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm；

所述的第五矩形直波导由第五底层矩形直波导、第五左侧矩形直波导、第五右侧矩形直波导、第五中层矩形直波导和第五上层矩形直波导通过CMOS兼容工艺连接形成，此时将所述的第五矩形直波导的长边方向定义为其前后方向，宽边方向定义为其左右方向；所述的第五底层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第五底层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第五底层矩形直波导沿前后方向的长度为115nm，所述的第五底层矩形直波导的沿左右方向的长度为30nm，所述的第五左侧矩形直波导和所述的第五右侧矩形直波左右导间隔设置在所述的第五底层矩形直波导的上端面，所述的第五左侧矩形直波导的左端面与所述的第五底层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第五右侧矩形直波导的右端面与所述的第五底层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第五左侧矩形直波导和所述的第五右侧矩形直波导的材料均为二氧化硅，所述的第五左侧矩形直波导和所述的第五右侧矩形直波导沿上下方面的厚度均为10nm，所述的第五左侧矩形直波导和所述的第五右侧矩形直波导沿左右方向的长度均为1nm，所述的第五左侧矩形直波导和所述的第五右侧矩形直波导沿前后方向的长度均为115nm，所述的第五中层矩形直波导设置在所述的第五左侧矩形直波导和所述的第五右侧矩形直波导上端面上，所述的第五中层矩形直波导的左端面与所述的第五左侧矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第五中层矩形直波导的右端面与所述的第五右侧矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第五中层矩形直波导的材料为石墨烯，所述的第五中层矩形直波导沿上下方向的厚度为1nm，所述的第五中层矩形直波导沿前后方向的长度为115nm，所述的第五中层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm，所述的第五上层矩形直波导设置在所述的第五中层矩形直波导的上端面，所述的第五上层矩形直波导的左端面与所述的第五中层矩形直波导的左端面位于同一平面，所述的第五上层矩形直波导的右端面与所述的第五中层矩形直波导的右端面位于同一平面，所述的第五上层矩形直波导的材料为二氧化硅，所述的第五上层矩形直波导沿上下方向的厚度为20nm，所述的第五上层矩形直波导沿前后方向的长度为115nm，所述的第五上层矩形直波导沿左右方向的长度为30nm；

所述的第一微环谐振腔由第一底层环形波导、第一内侧中层环形波导、第一外侧中层环形波导、第一中层环形波导和第一上层环形波导通过CMOS兼容工艺连接形成，所述的第一底层环形波导的材料为二氧化硅，所述的第一底层环形波导的厚度为20nm，所述的第一底层环形波导的内圈半径均为70nm，所述的第一底层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第一内侧中层环形波导和第一外侧中层环形波导同轴设置在所述的第一底层环形波导的上端面，所述的第一内侧中层环形波导位于所述的第一外侧中层环形波导内，所述的第一内侧中层环形波导和第一外侧中层环形波导的材料为二氧化硅，所述的第一内侧中层环形波导的厚度为10nm，所述的第一内侧中层环形波导的内圈半径为70nm，所述的第一内侧中层环形波导的外圈半径为71nm，所述的第一外侧中层环形波导的厚度为10nm，所述的第一外侧中层环形波导的内圈半径为99nm，所述的第一外侧中层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第一中层环形波导同轴设置在所述的第一内侧中层环形波导和所述的第一外侧中层环形波导的上端面，所述的第一中层环形波导的内圈半径为70nm，所述的第一中层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第一中层环形波导的厚度为1nm，所述的第一中层环形波导的材料为石墨烯，所述的第一上层环形波导同轴设置在所述的第一中层环形波导的上端面，所述的第一上层环形波导的内圈半径为70nm，所述的第一上层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第一上层环形波导的厚度为20nm，所述的第一上层环形波导的材料为二氧化硅；

所述的第二微环谐振腔由第二底层环形波导、第二内侧中层环形波导、第二外侧中层环形波导、第二中层环形波导和第二上层环形波导通过CMOS兼容工艺连接形成，所述的第二底层环形波导的材料为二氧化硅，所述的第二底层环形波导的厚度为20nm，所述的第二底层环形波导的内圈半径均为70nm，所述的第二底层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第二内侧中层环形波导和第二外侧中层环形波导同轴设置在所述的第二底层环形波导的上端面，所述的第二内侧中层环形波导位于所述的第二外侧中层环形波导内，所述的第二内侧中层环形波导和第二外侧中层环形波导的材料为二氧化硅，所述的第二内侧中层环形波导的厚度为10nm，所述的第二内侧中层环形波导的内圈半径为70nm，所述的第二内侧中层环形波导的外圈半径为71nm，所述的第二外侧中层环形波导的厚度为10nm，所述的第二外侧中层环形波导的内圈半径为99nm，所述的第二外侧中层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第二中层环形波导同轴设置在所述的第二内侧中层环形波导和所述的第二外侧中层环形波导的上端面，所述的第二中层环形波导的内圈半径为70nm，所述的第二中层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第二中层环形波导的厚度为1nm，所述的第二中层环形波导的材料为石墨烯，所述的第二上层环形波导同轴设置在所述的第二中层环形波导的上端面，所述的第二上层环形波导的内圈半径为70nm，所述的第二上层环形波导的外圈半径为100nm，所述的第二上层环形波导的厚度为20nm，所述的第二上层环形波导的材料为二氧化硅；

所述的第一弧形波导由第一底层弧形波导、第一内侧中层弧形波导、第一外侧中层弧形波导、第一中层弧形波导和第一上层弧形波导通过CMOS兼容工艺连接形成，所述的第一底层弧形波导的材料为二氧化硅，所述的第一底层弧形波导的厚度为20nm，所述的第一底层弧形波导的内圈半径均为105nm，所述的第一底层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第一内侧中层弧形波导和第一外侧中层弧形波导同轴设置在所述的第一底层弧形波导的上端面，所述的第一内侧中层弧形波导位于所述的第一外侧中层弧形波导内，所述的第一内侧中层弧形波导和第一外侧中层弧形波导的材料为二氧化硅，所述的第一内侧中层弧形波导的厚度为10nm，所述的第一内侧中层弧形波导的内圈半径为105nm，所述的第一内侧中层弧形波导的外圈半径为106nm，所述的第一外侧中层弧形波导的厚度为10nm，所述的第一外侧中层弧形波导的内圈半径为134nm，所述的第一外侧中层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第一中层弧形波导同轴设置在所述的第一内侧中层弧形波导和所述的第一外侧中层弧形波导的上端面，所述的第一中层弧形波导的内圈半径为105nm，所述的第一中层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第一中层弧形波导的厚度为1nm，所述的第一中层弧形波导的材料为石墨烯，所述的第一上层弧形波导同轴设置在所述的第一中层弧形波导的上端面，所述的第一上层弧形波导的内圈半径为105nm，所述的第一上层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第一上层弧形波导的厚度为20nm，所述的第一上层弧形波导的材料为二氧化硅；

所述的第二弧形波导由第二底层弧形波导、第二内侧中层弧形波导、第二外侧中层弧形波导、第二中层弧形波导和第二上层弧形波导通过CMOS兼容工艺连接形成，所述的第二底层弧形波导的材料为二氧化硅，所述的第二底层弧形波导的厚度为20nm，所述的第二底层弧形波导的内圈半径均为105nm，所述的第二底层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第二内侧中层弧形波导和第二外侧中层弧形波导同轴设置在所述的第二底层弧形波导的上端面，所述的第二内侧中层弧形波导位于所述的第二外侧中层弧形波导内，所述的第二内侧中层弧形波导和第二外侧中层弧形波导的材料为二氧化硅，所述的第二内侧中层弧形波导的厚度为10nm，所述的第二内侧中层弧形波导的内圈半径为105nm，所述的第二内侧中层弧形波导的外圈半径为106nm，所述的第二外侧中层弧形波导的厚度为10nm，所述的第二外侧中层弧形波导的内圈半径为134nm，所述的第二外侧中层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第二中层弧形波导同轴设置在所述的第二内侧中层弧形波导和所述的第二外侧中层弧形波导的上端面，所述的第二中层弧形波导的内圈半径为105nm，所述的第二中层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第二中层弧形波导的厚度为1nm，所述的第二中层弧形波导的材料为石墨烯，所述的第二上层弧形波导同轴设置在所述的第二中层弧形波导的上端面，所述的第二上层弧形波导的内圈半径为105nm，所述的第二上层弧形波导的外圈半径为135nm，所述的第二上层弧形波导的厚度为20nm，所述的第二上层弧形波导的材料为二氧化硅。