基于表面等离激元的全光逻辑门的研究

发布时间：2021-08-13 11:31

　　表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）是光子和电子金属-介质表面相互作用而形成的一种表面电磁波。它被限制在沿着金属-介质界面的方向传播,并在垂直于界面的方向强度呈指数衰减。表面等离激元有着独特的光学性质,它能够突破传统衍射极限,使得光学元件的尺寸能够做的更小,有利于光子器件的大规模集成。表面等离在各种技术领域中有着广阔的应用前景,包括表面等离激元波导、生物传感器、纳米光学天线以及光储存等多种前沿技术。全光逻辑门作为全光计算和处理的关键性器件,在克服电子设备基本性能限制上起着重要作用。本文先介绍了表面等离激元基本理论,然后分析了表面等离激元在金属–绝缘体–金属（MetalInsulator-Metal,MIM）波导中传播的基本性质,最后在MIM波导结构的基础上设计和分析了全光逻辑门器件。本文研究的主要工作内容如下:1)以基于MIM波导的纳米槽腔作为模型,先分析了表面等离激元在纳米槽腔中传播时的基本性质,并求解出了其在槽腔中共振传播时的磁场分布方程。然后以该分布方程为理论基础,通过设置一定的参数,改变其输入端和输出端来分别设计一些不同功能的逻辑门结构... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

表面等离激元在金属-介质界面传播示意图

发展前景.3 全光逻辑门.3.1 全光逻辑门简介在全光网络中，实现全光信息处理的核心单元是光的传输、交换、计算。全光辑门是光交换系统的核心组件以及决定网络性能的关键因素，它是实现从电子算到光计算、量子计算过程中的跨越桥梁[31]。传统的全光逻辑门最早是建立在导体材料上的，这种电子器件受到摩尔定律的限制。利用表面等离激元可以突破射极限的特性，在纳米尺度上来实现对全光逻辑门的操作与集成，进一步降低全全逻辑门的尺寸。目前逻辑门的标准主要有两个，分别是美国电子电机工程师学会(IEEE)标准和际电工委员会(IEC)标准。根据这两个标准，基本的逻辑门有七种，包括与门AND)、或门(OR)、非门(NOT)、与非门(NAND)、或非门(NOR)、异或门(XOR)以同或门(XNOR)。这七种逻辑门的真值表和符号分别如图 1-2 和表 1-1 所示。

第一章 绪论表面等离激元的光波导结构能够突破光的衍射极限，可以进一年来关于表面等离激元的全光逻辑门器件也成为热门。图 1-3线的表面等离激元逻辑门，该结构由 Hong 等人[35]提出，它通 门实现了 NOR 门的功能。如图 1-4 所示的是一种基于表面等导的全光逻辑门，该结构由 Fu 等人[36]提出，通过使用两个或多导构成的 Y 型分枝或多分枝结构，在实验上实现了多种功能的R、XOR、NOT 与 OR 等逻辑门。这种结构的逻辑门提供一种可以实现 SPPs 全光逻辑器件的纳米级集成，并应用在集成芯片

【参考文献】：
期刊论文
[1]表面等离激元量子信息应用研究进展[J]. 李明,陈阳,郭光灿,任希锋.  物理学报. 2017(14)

博士论文
[1]基于表面等离激元的若干纳米光子学器件[D]. 陈宗强.南开大学 2013



本文编号：3340351