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深 圳 大 学 本 科 毕 业 论 文（设计） 题目: 光学逻辑非门设计研究 姓名: 张式渊 专业: 电子科学与技术 学院: 电子科学与技术 学号: 2005111016 指导教师: 欧阳征标，许桂雯 职称： 教授，实验师 2009年5月01日 深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目 《光学逻辑非门设计与研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。 毕业论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 目录 【摘要】 1 【关键词】 1 0.引言 1 1.光子晶体与非逻辑门 1 1.1光子晶体的概念 1 1.2光子晶体特性 2 1.3光子晶体的应用 2 1.4国内外研究现状 4 1.5非逻辑门 4 2.模拟方法和工具 5 2.2基本算法 5 2.3Rsoft软件的使用 5 2.3.1Fullwave的建模步骤 6 3.光学逻辑非门设计与模拟 8 3.1传统非门数字逻辑关系分析 8 3.2光子晶体全光逻辑非门 8 3.2.1利用非线性介质实现光学逻辑非门 8 3.2.2利用全光逻辑异或门来实现非门 18 4.结论 25 5.结束语 25 【参考文献】 26 致 谢 28 【Abstract?】 29 【Key Words】 29 光学逻辑非门设计研究 电子科学与技术学院（电子科学与技术专业） 张式渊 学号：2005111016 【摘要】 随着光子晶体理论和实验研究的不断进展，尤其是制备方法和技术的提高和完善，光子晶体的应用和器件研究取得了很多成果，特别是在光通信领域中。本文用两种方法设计逻辑非门，成功实现光学逻辑非门。主要有以下成果： 1、利用非线性介质来实现利用非线性逻辑非门，输出功率不能同时满足高功率约为1而低功率约为0的状态。当满足低功率约为0时可获得输入逻辑0和逻辑1的输出功率分别为0.522、0.024时，其对比度为21.75。 2、利用光学异或门来实现非门，当输入逻辑1和逻辑0输出功率分别为0.137、0.9时，输出逻辑0和逻辑1的对比度为6.482。当改变输入信号端位置时，当逻辑1和逻辑0输出功率分别为0.028、0.551时，获得输出的逻辑0和逻辑1的对比度为19.679。 【关键词】 光子晶体；光学逻辑非门；非线性介质；异或门 0. 引言 经过人类不断的发展,电子学已进入到微电子学阶段,电子学的工作载体是电子,由于电子的静止质量以及电子间的库仑力,使得微电子技术在速度,容量和空间相容性方面的发展受到了限制，所以用光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个共识。虽然光子具有高传输速度、高密度以及高容错性等优点，但是由于光子不像电子一样容易控制，长期以来，光信息技术仅仅在信息传输中得到应用，而且是最基本的信息功能，信息处理的核心仍然依赖微电子技术。光子带隙材料即光子晶体的出现，使得人们控制光子的梦想成为可能。由于光子晶体与半导体晶体的性质类似，人们可以利用它来控制光在晶体中的传播行为。 光子晶体与非逻辑门 1.1 光子晶体的概念 随着光通讯、大规模光集成回路等光学技术的发展，越来越多的光学器件不断涌现，光子晶体便是其中之一。光子晶体（photonic crystals）在1987年由Yablonovitch[1]和John[2]等提出的，其原理是由类比晶体开始的。光子晶体与半导体领域的晶体性质类似。晶体中原子的周期性的排列使晶体中产生了周期性的势场,当电子在这种周期性势场中运动时会受到布拉格散射,从而形成能带结构。光子晶体就是将不同介电常数的介质材料在一维，二维或三维空间内组成具有光波长量级的周期结构，使得在其中传播的光子形成光子带隙，频率落在此带隙中的光子将被禁止在光子晶体中传播。不论电磁波还是其它波(如光波)，只要受到周期性调制，都有能带结构,也都可能出现带隙，而能量落在带隙中的波一样也不能传播。[3]如果任何偏振的光都不能在带隙中传播，那么此带隙就被称为完全带隙。当在光子晶体中引入缺陷使其周期性结构遭到破坏时，光子带隙中就形成了具有一定频率的缺陷态或局域态