專利名稱：：全光存儲鎖存器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用作全光邏輯門的光學設(shè)備。更具體地，數(shù)字光信號被組合并被提供給非線性元件，如光學諧振器或諧振腔開關(guān)，它們的諧振頻率被調(diào)整為產(chǎn)生期望的邏輯輸出信號。
背景技術(shù)：
：在電子設(shè)備中，由晶體管構(gòu)成的邏輯門構(gòu)成數(shù)字電路的基本元件。所述門接^于電壓的輸入，產(chǎn)生與期望的邏輯功能對應(yīng)的基于電壓的輸出信號。近年來，人們已開始對開發(fā)與電子邏輯門的特性類似的光學設(shè)備產(chǎn)生興趣。產(chǎn)生這種興趣的原因在于光信號在集成電路中可比電信號傳輸?shù)每?，因為光信號不受電容的制約，而電容使邏輯狀態(tài)之間的切換速度減慢。鑒于對更快切換^JL的需求不斷增長，因此預(yù)期在將來，如果在電子學方面缺乏顯著的技術(shù)進步，則對數(shù)字光學設(shè)備的使用即使不是必須的也將會變得越來越令人期望，然而，使用光學設(shè)備形成集成邏輯電路存在特別的挑戰(zhàn).由于光的特性，光進行傳播但不能被存儲。在所期望的長的時間內(nèi)穩(wěn)定地代表一個邏輯電平的能力成為一個問題。因此，期望提供可用于使用光信號穩(wěn)定地代表邏輯狀態(tài)的光邏輯門。再有，已經(jīng)建立了使用光部件的產(chǎn)業(yè)，這些光部件主務(wù)使用調(diào)幅光信號，其中光脈沖的振幅或強度代表數(shù)字邏輯狀態(tài).任何能夠在光學上對數(shù)據(jù)進行存儲和處理的能力理想上也應(yīng)當與現(xiàn)有的光通信^efe設(shè)施兼容。在一些光調(diào)制方案中，由多于兩個的波幅電平來代表數(shù)據(jù)。這種做法制。例如，在與(AND)門中，如果兩個脈沖都處于高或"1"邏輯電平，在本例中用為"1"的振幅代表，那么輸出的振幅將是這兩個電平的線性和或"2"。然后，將"2"傳輸?shù)较乱患壍倪壿嬮T，該下一級必須被配置成將"2"解釋為代表高邏輯電平，而將"1"或"0"解釋為代表低邏輯電平。這樣，當邏輯門被級聯(lián)時，兩個或更多個高電平相加的問題變得更加復(fù)雜。所以，人們希望提供能避免這一問題的光電路。當信號穿過光學設(shè)備傳播時，傳播損失變成通常會阻止光學設(shè)備級聯(lián)的重要問題。再有，實現(xiàn)在密集集成的基片中向光信號提供增益在當前有技術(shù)上的和實踐中的障礙。如果能以其他方式管理數(shù)字光信號的恢復(fù)，則對若干光邏輯門的級聯(lián)將是可能的。非線性光學諧振腔通常用于實現(xiàn)全光切換。術(shù)語"非線性"特指一種諧振器，構(gòu)成該諧振器的材料的折射率依賴于諧振器內(nèi)部的強度或功率。入射功率依賴于輸入信號的組合，而入射功率又決定諧振器內(nèi)部的折射率。諧振器的諧振頻率對其折射率的依賴關(guān)系如下f=qc/2nL，其中f是諧振器的諧振頻率，c是光速，L是諧振器的長度，q是一個正整數(shù)，n是折射率。諧振器的無栽折射率和長度可被調(diào)整，使得諧振頻率與輸入載頻略有不同，由此4吏得只有具有足夠功率的光才能增大或減小諧振器的折射率達到足以使諧振器的諧振頻率移動至等于輸入的載頻。一旦輸入光在諧振器內(nèi)諧振，則光子有高得多的諧振器壽命，由此有更大比例的輸入被傳輸通過諧振器作為輸出。諧振器能根據(jù)所設(shè)計的輸入功率的量容易地從不透光狀態(tài)切換到透光狀態(tài)的能力是非線性諧振腔成為全光開關(guān)最常見的形式的原因。足夠的功率能使非線性諧振器切換到傳輸，然而，更大的輸入功率量將進一步4吏諧振器的諧振頻率移動，直至它不再與載頻匹配，從而切斷輸出。這種特性總被認為是不希望有的，因為傳統(tǒng)的數(shù)字設(shè)計要求一旦達到閾值就有恒定的輸出電平，而不管輸入電平如何。在研究和產(chǎn)業(yè)界，當前的思想和技術(shù)未能認識到這一特性反而會通過以下方式而對設(shè)計者有好處實現(xiàn)全光邏輯將會比現(xiàn)在更加受歡a被考慮。通過4吏非線性諧振器的無栽諧振頻率等于輸入載頻，所述非線性諧振器還可起到與上述解諧諧振器相反的作用。具有相對較低功率的輸入將被傳輸，而具有相對較高功率的輸入將使諧振器移出諧振狀態(tài)從而切斷輸出。人們至今還沒有認識到，如果與上述其他特性結(jié)合使用，那么非線性元件的這種相反功能是有用的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在各種實施例中公開的設(shè)備相應(yīng)地克服了一個或多個上述問題，并實現(xiàn)了下述進一步的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的邏輯門接收一個或多個數(shù)字調(diào)幅光輸入信號。在一些實施例中，所述光輸入信號之一是來自例如激光源的連續(xù)波(cw)光。所述邏輯門包括非線性元件，其接收光輸入信號或它們的組合得到的組^ft號，以及非線性地鑒別邏輯電平以產(chǎn)生具有二值邏輯電平的光輸出信號。所述非線性元件可包括光學諧振器或諧振腔，其被配置成相對于光輸入信號的栽頻被調(diào)諧，以實現(xiàn)特定的邏輯^Mt。在一些實施例中，所述邏輯門包括組合介質(zhì)，用于接收和組合光輸入信號以產(chǎn)生組^ft號，所述組合介質(zhì)將所述組合信號輸出到所述非線性元件用于邏輯電平鑒別。在另一些實施例中，這些光輸入信號被提供給非線性元件，所述非線性元件有效地組合和鑒別它們的邏輯電平。在一些實施例中，一個或多個波導被用于將光輸入信號引導至該組合介質(zhì)或非線性元件。在一些實施例中，一個或多個波導可用于接收來自非線性元件的光輸出信號，并將其作為邏輯門的輸出提供給下游元件。邏輯門可被串聯(lián)地光學耦合在一起，以形成能實現(xiàn)幾乎任何邏輯功能的光電路。單個的或組合的邏輯門能實現(xiàn)與門(AND)、非門(NOT)、與非門(NAND)、或非門(NOR)、或門(OR)、異或門(XOR)、以及異或非門(XNOR)等邏輯操作。所述非線性元件用作響應(yīng)光輸入信號的邏輯電平的開關(guān)，并根據(jù)該非線性元件如何被調(diào)諧至輸入栽頻或與輸入栽頻失諧而將其輸出從"斷"切換到"通"或從"通"切換到"斷"。再有，通過改變失諧量，能改變切換所需的輸入功率量。通過適當安排輸入的個數(shù)，并定制每個非線性元件的無栽和有栽的諧振頻率，無須使用任何電子器件4吏能以具有竟爭力的切換速度實現(xiàn)選定的邏輯功能。再有，如果連續(xù)光也被耦合到非線性元件作為光輸入信號之一，則可在光電路的每一級恢復(fù)光強度(即邏輯電平)。如果這個連續(xù)光被用于使非線性元件保持在最大傳輸，則額外的數(shù)據(jù)脈沖9將使該非線性元件移出諧振狀態(tài)，這將產(chǎn)生全光邏輯反轉(zhuǎn)。因為全光強度可恢復(fù)邏輯門是可能的，穩(wěn)定的全光存儲器是本發(fā)明的另一個可能的實施例。在一般性描述本發(fā)明之后，現(xiàn)在將參考附圖。這些圖并不一定是按比例繪出的，其中圖1是在輸入到非線性元件的光強度不足以驅(qū)動其諧振頻率相對于輸入光頻率失諧的非線性元件i^v諧振狀態(tài)的情況下，非線性元件(例如光學諧振器)傳輸百分比與輸入到非線性元件的光頻率之間的關(guān)系圖。圖2是非線性元件傳輸百分比與輸入到非線性元件的光頻率之間的關(guān)系圖，顯示當輸入光足夠強時非線性元件轉(zhuǎn)入諧振和光傳輸。圖3是全光>^相器(非(NOT)門)的平面圖，所述>^相器包括作為一個輸入光信號的連續(xù)波(CW)光，作為第二個光輸入信號的為零值的數(shù)據(jù)輸入，以及處于諧振或傳輸模式的非線性元件(例如光學諧振器)。在該非線性元件上方是元件傳輸與頻率的關(guān)系圖，垂直線代表光的載頻。圖4是全光反相器(非(NOT)門)的平面圖，所述>^相器包括作為一個輸入光信號的連續(xù)波(CW)光，作為第二個光輸入信號的為"通"(即高振幅或邏輯電平)的數(shù)據(jù)輸入，以及處于非諧振或不透光模式的非線性元件。在該非線性元件上方是元件傳輸與頻率的關(guān)系圖，垂直線代表光的載頻。圖5是全光與(AND)門的平面圖，所述與門包括兩個光輸入信號，其數(shù)據(jù)為零振幅(即低振幅或邏輯電平)，以及處于非諧振或不透光模式的非線性元件。在該非線性元件上方是元件傳輸與頻率的關(guān)系圖，垂直線代表光的栽頻。圖6是全光與(AND)門的平面圖，所述與門接收兩個為"通"的光輸入信號(即具有高振幅或邏輯電平的數(shù)據(jù))，以及處于諧振或傳輸模式的非線性元件。在該非線性元件上方是元件傳輸與頻率的關(guān)系圖，垂直線代表光的載頻。圖7是全光與非(NAND)門的平面圖，所述與非門接收具有均為1比特(即高振幅或邏輯電平)的數(shù)據(jù)的光輸入信號，并輸出具有0比特(即10低振幅或邏輯電平)的數(shù)據(jù)的光輸出信號。圖8是全光或非(NOR)門的平面圖，所述或非門接收連續(xù)波(CW)光作為一個光輸入信號，另兩個具有各自的數(shù)據(jù)的光輸入信號，其中任意一個或兩個為"通"(即高振幅或邏輯電平)，且包括處于非諧振或不透光模式的非線性元件。在該非線性元件上方是元件傳輸與頻率的關(guān)系圖，垂直線代表光的載頻。圖9是具有邏輯電平恢復(fù)功能的全光或(OR)門的平面圖。所述或門接收兩個具有數(shù)據(jù)的光輸入信號，具有兩個串聯(lián)的反相器，所述反相器產(chǎn)生具有恢復(fù)的邏輯電平的光輸出信號。圖IO是全光異或(XOR)門的平面圖。所述異或門接收兩個具有各自數(shù)據(jù)的光輸入信號，且包含非線性元件，所述非線性元件失諧的程度為圖5所示的一半。在該非線性元件上方是元件傳輸與頻率的關(guān)系圖，垂直線代表光的載頻。圖ll是全光異或非(XNOR)門的平面圖。所述異或非門接收兩個具有各自數(shù)據(jù)的光輸入信號，以及包含非線性元件，非線性元件失諧的程度為圖5所示的一半，后面跟隨著如圖3和圖4所示的反相器。在該非線性元件上方是元件傳輸與頻率的關(guān)系圖，垂直線代表光的栽頻。圖12是全光與非(NAND)門鎖存器的平面圖。所述與非門鎖存器具有作為光輸入信號的兩個連續(xù)波(CW)光輸入，分別具有數(shù)據(jù)輸入"置位(set)"和"復(fù)位(reset)"的另外兩個光輸入信號，4個非線性元件和兩個光輸出信號Q和5。圖13是光邏輯門的透視圖，所述光邏輯門包括由橋結(jié)構(gòu)支持的光子晶體《圖14是圖13所示的光子邏輯門的一部分的詳細圖，顯示該光子邏輯門的輸入端的結(jié)構(gòu)，它逐漸變細以與從光纖纖芯傳播1該邏輯門的光的模態(tài)分布相匹配。圖15是圖13的光子邏輯門的平面圖。圖16是圖13的光子邏輯門的截斷透視圖。圖17是全光邏輯門的一個實施例的平面圖，該實施例包括用于對光輸入信號進行組合的組合介質(zhì)以及實現(xiàn)為環(huán)的非線性元件。圖18是使用環(huán)而沒有單獨的組合介質(zhì)的全光邏輯門的平面圖。圖19是4吏用光纖實現(xiàn)的全光邏輯門的平面圖。圖20是以鏡實現(xiàn)的全光邏輯門的平面圖，所述鏡限定該i皆振器腔，該諧振器腔中有非線性材料。圖21是根據(jù)本發(fā)明的一般化的全光邏輯門的方框圖。圖22是制造光電路的一般化的方法的流程圖，所述光電路包括被配置成接收一個或多個具有二值邏輯電平的光輸入信號的一個或多個光邏輯門，以及具有一個或多個非線性元件，用于產(chǎn)生具有二值邏輯電平的一個或多個光輸出信號。圖23是邏輯門的操作方法流程圖，所述邏輯門根據(jù)具有二值邏輯電平的輸入信號，使用基于振幅的非線性鑒別來產(chǎn)生具有二值邏輯電平的光輸出信號。具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中顯示了本發(fā)明的一些但不是全部實施例。實際上，這些發(fā)明可以通過多種不同的形式實現(xiàn)，而不應(yīng)認為是局限于這里提出的那些實施例；相反，提供這些實施例是為了使本說明能滿足可適用的法律要求。下文中類似的數(shù)字代表類似的元件。定義"下游"是指沿光傳輸路徑相對于參考點更遠的位置或元件。它還能用于指在光電路中光離開參考點的傳播方向。"斷"、"低"或"0"是指光信號具有較低的振幅或邏輯電平。"通"、"高"或'T'是指光信號具有高的振幅或邏輯電平。"或"廣義上是指該詞之前或之后的任何一個、一些或全部事物，除非上下文另有指出。這樣，"A或B"在其含義內(nèi)包括單獨的"A"、單獨的"B，，以及"A"和"B"兩者一起。乂s)，或'(ies)，表示一個或多個由在該4t^'(s)，之前緊挨的單詞表示的事物。由此，'signals'表示"一個多個信號"。"調(diào)諧"一般是指對非線性元件ii行配置，4吏得相對于一個或多個光輸入信號的頻率設(shè)置其諧振頻率。這里特別要提到的是，"調(diào)諧"還可以指對該非線性元件進行配置使其諧振頻率被調(diào)諧至光輸入信號的(例如栽頻)。"失諧"通常是指對非線性元件進行配置，使得其諧振頻率被設(shè)置為不同于光輸入信號的頻率。"光學諧振器，，或"光學諧振腔"被定義為一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在有限的時段內(nèi)捕獲光，然后或者傳輸、或者>^射、或者消減它。在光子晶體中的諧振器通過放置一個或多個光可存在的光路并使用將光局限于那些光路的周期性結(jié)構(gòu)包圍那些光路而被創(chuàng)建。在二維光子晶體的情況下，所述周期性結(jié)構(gòu)是在構(gòu)成光子晶體的介質(zhì)中限定的氣孔和/或半導體棒，而光路通常由介質(zhì)中如孔或棒之類的結(jié)構(gòu)的不存在(absence)來限定。諧振器還可包括由半導體材料或光纖做成的環(huán)狀波導。所述環(huán)與輸入和輸出端口耦合。或者，諧振器還可包括由反射面包圍的介質(zhì)，這些反射面可以是交替的介電材料，或者具有不同反射系數(shù)的交替材料，或者結(jié)束于4^^射率的用于全內(nèi)反射的表面，或者金屬表面。諧振器還可包括重疊的光柵，排列它們的反射級(reflectiveorder)，從而可選擇性地捕獲光。諧振器還可以包括非線性材料，其含有保持光的電磁感應(yīng)指數(shù)分布(例如孤立子或電壓感應(yīng)分布)。"基片"是工件或起始材料，在它上面形成邏輯門。所U片可以是晶片，例如在半導體或微光刻法中使用的晶片。例如，基片可由一種或多種物質(zhì)構(gòu)成，包括半導體或絕緣體上硅(SOI)基片?？赡艿牟牧习ü?Si)、二氧化硅(SiOj、砷化鎵(GaAs)、鎵(Ga)、硼(B)、磷(P)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)等。"上游"是指在光學門或電路中相對于參考點位置靠近光源的位置或元件。它還能用于指朝向光源的方向。"波導"是指能限定和引導光的任何結(jié)構(gòu)或介質(zhì)組合。例如，波導可以是光纖，其中的芯祐^J時系數(shù)(RI)高于該芯的包層包圍，它具有將某一波長內(nèi)的光限定在該芯內(nèi)的作用。還可在光子晶體中形成光導，在光子晶體中，光在光子晶體中限定的路徑中傳播要比在光子晶體中限定的結(jié)構(gòu)的區(qū)域中傳播更加容易。用于全光邏輯門的非線性元件圖1顯示針對非線性元件的作為輸入光強度百分比的光傳輸率與輸入光頻率的關(guān)系圖，在這一情況中，該非線性元件被實現(xiàn)為光學諧振器。所述輸入光具有為192.9THz(即波長為1.55微米)的頻率1。該非線性元件具有193THz的諧振頻率2,從而與輸入光的頻率1失諧。在圖1中，輸入光的功率不足以使光學諧振腔轉(zhuǎn)入諧振。因此，在圖l所4戈表的情況中，傳輸穿過諧振腔的載頻光的百分比相對比較低，接近于零。圖2顯示穿過實現(xiàn)為光學諧振器的非線性元件的作為該非線性元件輸入光強度的百分比的傳輸率。在圖2代表的情況中，輸入光的功率足夠高，使得非線性元件轉(zhuǎn)入諧振。換言之，光功率足夠高而且頻率足夠接近，使得光在非線性元件中諧振且輸出相對大量的輸入光，幾乎是百分之百。如下面將清楚看到的那樣，非線性元件的這一選擇性諧振特性能被很好地利用到下文描述的邏輯門中。使用非線性元件的全光邏輯門圖3是全光邏輯>^相器(非(NOT)門)10,它包括兩個單獨的輸入介質(zhì)3和4，它們可以是單獨的波導。輸入介質(zhì)3和4與組合介質(zhì)5對齊或結(jié)合，組合介質(zhì)5可以是例如單個波導或光子晶體。組合介質(zhì)5被配置成將各輸入^h質(zhì)3和4上的光輸入信號A和B引導到非線性元件6(例如光學諧振器)。在本實施例中的光輸入信號A是具有恒定功率的連續(xù)波(CW)光，它被引導1第一光學輸入介質(zhì)3，而光輸入信號B是調(diào)幅的光數(shù)據(jù)(例如數(shù)據(jù)流)，它被引導i^第二光學輸入介質(zhì)4。非線性元件6被精確地解諧，使得如果只有連續(xù)波光i^非線性元件，該非線性元件就轉(zhuǎn)入諧振，此時該元件的諧振頻率2與CW光的頻率1對齊，將光以光輸出信號的形式輸出到光學輸出介質(zhì)7上。在圖4中，第一光輸入信號A(例如CW光)與第二光輸入信號B(例如脈沖或數(shù)字比特)的頻率基本上相同。所述第一光輸入信號A和第二光輸入信號B在所述組合介質(zhì)5中組合并i^所述非線性元件6。入射到非線性元件6上的光功率通it^目長干涉或相消干涉而充分地增大或減小(取決于光輸入信號A的CW光與調(diào)幅光輸入信號B的相位差)，以使非線性元件移出諧振狀態(tài)，這使得波導7上的輸出切換到"斷"或低的振幅或邏輯電平。因為圖3和圖4的設(shè)備輸出的是在第二輸入介質(zhì)4上所接收的調(diào)幅光輸入數(shù)據(jù)的邏輯電平(即波幅電平)的反相，所以它在效果上是光邏輯反相器。因為反相器10的光功率輸出僅由輸入介質(zhì)3上的CW光的功率決定，而不是由介質(zhì)4上的調(diào)幅光輸入信號B的可能會消失的數(shù)據(jù)決定，因此，圖3和圖4的邏輯反相器以類似于連接到電壓源的電子反相器或晶體管可實現(xiàn)邏輯電平恢復(fù)的方式實現(xiàn)全光邏輯電平恢復(fù)。圖5是全光與(AND)門設(shè)備20,它包括兩個單獨的光學輸入介質(zhì)23和24，它們可能是與組合介質(zhì)25對齊或與之結(jié)合的波導，所述組合介質(zhì)25可以是例如單個波導或在光子晶體中限定的路徑。組合介質(zhì)25被配置成與非線性元件26對齊或與之光耦合。調(diào)幅光輸入信號A、B每個被相應(yīng)的數(shù)據(jù)調(diào)制，它們在1非線性元件之前被分別引導1光學輸入介質(zhì)23和24并在組合介質(zhì)25中組合。如圖5中所示，如果光輸入信號A、B中的任何一個或它們兩個具有低的或"斷"邏輯電平，那么非線性元件26產(chǎn)生具有低的或"斷"邏輯電平的光輸出信號。非線性元件26充分地與光輸入信號A、B的載頻21失諧，4吏得只有當兩個輸入同時為"通"時，非線性元件26在光學輸出介質(zhì)27上的輸出才切換為"通"，如圖6中所示。這一特性對應(yīng)于全光與門。在介質(zhì)27上的光功率輸出發(fā)出的功率是其任意一個輸入的功率的二倍，即光輸出信號的邏輯電平是光輸入信號A、B的邏輯電平相加。如果任何后續(xù)的設(shè)備被特別設(shè)計成接收典型的邏輯"1"比特的強度(即高的振幅或邏輯電平)，上述增加了的輸出功率會是有害的。在本實施例中對這一問題有兩個解決方案或者是通過4^續(xù)的任何接收非線性元件進一步失諧，從而將后續(xù)邏輯門設(shè)計成適應(yīng)于來自與門的兩倍功率，或者將單個電平跟隨器(圖5和圖6的與門接收光輸入信號A、B之一中的CW光并接收另一個光輸入信號中的調(diào)幅數(shù)據(jù)，諧振頻率被充分解諧以當兩個輸入均為高且只有在兩個信號相消干涉時輸出一半的功率，而如果任何一個均處于4氐邏輯電平則無功率輸出)或兩個反相器串a(chǎn)在與門之后，以恢復(fù)適當?shù)妮敵龉β孰娖?。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖7所示的全光與非門30是通過在圖5和圖6的與門后面放置反相器(如圖3和圖4的門IO)得到的。更具體地，如果圖5和圖6的門20的輸出介質(zhì)27與圖3和圖4的門10的輸入介質(zhì)4對齊或光耦合，便得到了全光與非門30，其中，相對于輸入介質(zhì)23、24上的光輸入信號A、B，其光輸出信號的數(shù)據(jù)遵從與非布爾邏輯。這樣，如果光輸入信號A、B二者都為低邏輯電平，那么由與非門30產(chǎn)生的光輸出信號具有"高"邏輯電平；如果光輸入信號A、B中的任何一個或二者具有"低"邏輯電平，那么由與非門30產(chǎn)生的光輸出信號具有"高"邏輯電平。更具體地，非線性元件6相對于光輸入信號A、B的載頻1被調(diào)諧，使得只有當光輸入信號A、B兩者都處于高邏輯電平時，在介質(zhì)27、4上的光信號的振幅在與光輸入信號C(CW光)組合之后有足夠的振幅以使非線性元件6的諧振頻率2移離光輸入信號A、B、C的載頻l，使得介質(zhì)7上的光輸出信號具有低邏輯電平。否則，如果光輸入信15號A、B中的任何一個或二者具有低邏輯電平，那么介質(zhì)27、4上的光信號在與光輸入信號C組合后所具有的功率不足以使非線性元件6移出諧振狀態(tài)，由此，在這種情況下，在介質(zhì)7上的光輸出信號具有"高"邏輯電平。圖8是全光或非門50，它包括與或門40相結(jié)合的光反相器10?；蜷T40包括兩個單獨的輸入介質(zhì)41和42(例如光波導或通過光子晶體的路徑)，所述介質(zhì)與組合介質(zhì)43(例如單個光波導或光子晶體的一個區(qū)域)對齊或與之結(jié)合。如果在介質(zhì)41、42上的光輸入數(shù)據(jù)信號A、B中的任何一個或二者的振幅為高(即具有高的振幅或邏輯電平)，那么在^h質(zhì)43上的光輸出信號上的數(shù)據(jù)為高(即高的振幅或邏輯電平)。反之，如果在介質(zhì)41、42上的光輸入數(shù)據(jù)信號都為低邏輯電平(即低的振幅或邏輯電平)，那么在介質(zhì)43上的光輸出數(shù)據(jù)信號也處于低邏輯電平(即低的振幅或邏輯電平)。組合介質(zhì)43與反相器10的輸入介質(zhì)4對齊或與之光連接，所述反相器10的構(gòu)成和功能可與之前參考圖3和圖4描述的設(shè)備類似。如果該設(shè)備的輸入介質(zhì)3、4上的光輸入信號A、B中的任何一個或二者含有足夠的功率(即處于具有相應(yīng)高波幅電平的"高"或"1"邏輯電平)，那么在^^相器的輸出介質(zhì)7上的光輸出信號切斷(即具有低的振幅或邏輯電平)。否則，由反相器10產(chǎn)生的光輸出信號保持"通"(即具有高的振幅或邏輯電平)。因為門50以反相器10終止，它還通過接收介質(zhì)3上的輸入到反相器10的具有恒定連續(xù)波(CW)光的光輸入信號C來恢復(fù)減弱了的邏輯電平，該光輸入信號C具有足夠的功率來恢復(fù)邏輯電平。在圖9所示本發(fā)明的實施例中，全光或門55包括圖8中的或門40，它與圖3和圖4中所示的第一和第二反相器10、IO，光對齊或耦合。雖然圖8的門40與該光邏輯門實現(xiàn)同樣的邏輯功能，但圖9的實施例允許邏輯電平恢復(fù)，而簡單的無源波導則不允許。圖10是全光異或門60，它包含并入單個組合介質(zhì)55的兩個單獨的輸入介質(zhì)53和54。所述組合介質(zhì)55與非線性元件56光對齊或光連接。非線性諧振器56的諧振頻率52與光輸入數(shù)據(jù)信號的栽頻51失諧，失諧程度為圖5和圖6的光與門20的情況的一半，使得只有當單個光輸入信號53、54為高(即具有高的振幅或邏輯電平)時，^^質(zhì)57上的光輸出信號切換到"通"(即具有高的振幅或邏輯電平)。如果光輸入信號A、B二者都為"通"(即具有高的振幅或邏輯電平)，則非線性元件的諧振頻率52相對于輸入栽頻51移動得太遠而不允許將光傳輸?shù)焦鈱W輸出介質(zhì)57，并且非線性元件56關(guān)閉介質(zhì)57上的光，使得光輸出信號具有4氐邏輯電平。如果光輸入信號A、B中任何一個都不為"通"，非線性元件56便沒有顯著的光輸出，于是光輸出信號具有低邏輯電平。如果單個光輸入信號A、B為"通"，門60便輸出具有高邏輯電平的光作為光輸出信號，所以不需要邏輯電平恢復(fù)來補償它的操作。在本發(fā)明的一個實施例中，圖11中所示的全光異或非門65包括異或門50(圖10)，后跟^jt目器10(圖3和圖4)。在本實施例中，如果光輸入信號A、B二者都具有高邏輯電平，那么由異或門50產(chǎn)生的光輸出信號具有低邏輯電平。異或門50在介質(zhì)57上輸出具有低邏輯電平的光輸出信號，該光輸出信號被輸入到介質(zhì)4上的反相器門IO作為一個光輸入信號。另一個光輸入信號C是輸入到光學輸入^N資3上的反相器門10的CW光。這些信號在介質(zhì)5中組合，結(jié)果得到的組^號沒有足夠的功率將非線性元件6的諧振頻率2移出相對于光輸入信號的載頻1的諧振狀態(tài)。相應(yīng)地，由^^相器門IO產(chǎn)生的光輸出信號具有"高"邏輯電平。如果光輸入信號A、B二者都處于低邏輯電平，那么由非線性元件56產(chǎn)生的光輸出信號具有"低"邏輯電平。來自光學輸出介質(zhì)57上的異或門50的光輸出信號被輸入到光學輸入介質(zhì)4上的反相器門10，在與光輸入信號C組合后，它的電平不足以產(chǎn)生其振幅足夠驅(qū)動非線性元件6失諧的組^ff號。于是，由反相器門IO產(chǎn)生的光輸出信號具有高邏輯電平。如果光輸入信號A、B中的任何一個但不是兩個具有低邏輯電平，那么非線性元件56被驅(qū)動到諧振狀態(tài)，從而使來自異或門50的光輸出信號具有"高"邏輯電平。該"高"邏輯電平被輸出到介質(zhì)57上，并經(jīng)由介質(zhì)4被接收作為到反相器門10的光輸A/ft號之一。該光輸入信號在^h質(zhì)5中與光輸入信號C(CW光)組合，該得到的組合信號的振幅足以驅(qū)動非線性元件6的諧振頻率2離開組^ft號的栽頻1(其與光輸入信號的栽頻相同)，使得異或非邏輯門65產(chǎn)生的光輸出信號切換到"低"邏輯電平。這樣，門65對光輸入信號進行異或非邏輯操作，以產(chǎn)生其光輸出信號。圖12是全光存儲鎖存器70，包含兩個光輸A/(t號R和S，它們;^合于單獨的與非門30、30，(圖7)。與非門30、30，二者的光輸出Q和5與相應(yīng)的第二輸入介質(zhì)24、24'相連，作為相對的與非門30、30，的第二輸入。在本實施例中，^h質(zhì)24、24，相交于交叉點73,由于光串擾濾波器74的作用，它們不會造成串擾。該設(shè)備的操作恰如基本的電子與非門鎖存器的操作，其中，實現(xiàn)下列邏輯表<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>這樣，邏輯受控的全光存儲器是可能的，因為在輸出介質(zhì)7上的光輸出信號能被設(shè)置成所希望的值，然后根據(jù)光輸入信號S和R被存儲。因為這一設(shè)備的光輸出信號由反相器10、IO，使用連續(xù)波(CW)光有效地產(chǎn)生，它的邏輯電平能在每個切換周期被連續(xù)地恢復(fù).所以，^L存儲的信號能被無限地重復(fù)利用，這允許實現(xiàn)在電子存儲器門中已經(jīng)具有的全光存儲性能。本實施例中公開的全光鎖存器不是由邏輯門構(gòu)建存儲器的唯一方式，也不應(yīng)認為是本發(fā)明如何能用作全光存儲器的唯一實例.為了具體描述鎖存器70的操作，如果光輸入信號S、R二者都有低邏輯電平，則非線性元件26、26，沒有接收具有足夠功率以驅(qū)動非線性元件6、6，離開諧振的光輸入信號，于是，由于在介質(zhì)3、3，上輸入相應(yīng)的CW光的光輸入信號，使得光輸出信號Q、Q二者都具有高邏輯電平。具有相同的邏輯電平的兩個光輸出信號Q、5被i人為是鎖存器70的無效邏輯電平。如果光輸入信號S、R分別具有低和高邏輯電平，那么光輸入信號R的高邏輯電平迫4吏與非門30，的光輸出信號Q成為低邏輯電平，該低邏輯電平^t^饋到與非門30,迫使非線性元件6與輸入給它的CW光諧振，造成非線性元件6產(chǎn)生高邏輯電平用于光輸出信號Q。如果光輸入信號S、R分別具有高和低邏輯電平，那么光輸入信號S的高電平迫使與非門30產(chǎn)生的光輸出信號Q成為低邏輯電平。光輸出信號Q作為光輸入信號^Jt到與非鎖存器30，這一事實確保了光輸出信號Q具有高邏輯電平.最后，如果光輸A^信號R、S二者都具有高邏輯電平，那么與非門30、30，沒有一個切換其邏輯電平，光輸出信號Q、Q的邏輯電平不改變。制造全光邏輯門的方法示例在描述了根據(jù)本發(fā)明的全光邏輯門和電路的結(jié)構(gòu)和功能后，現(xiàn)在將描述制造全光邏輯門的方法示例。用氮氣處理絕緣體上硅晶片基片80，以去除灰塵和碎屑。使用研磨機和粉末對基片80進行拋光。使用分子束取向外延(MBE)工具，在硅基片80上生長表面WI度小于5nm的厚度為200-400nm的珪層81。然后，將該晶片80放置在電子束光刻室內(nèi)。為了防止"鄰近效應(yīng)"，每個最小特征區(qū)域被順序地暴露于電子束光刻。每個這樣的"像素"^LA工有選擇地暴露，而不使用外部軟件。該i更備的特征被蝕刻出來，以限定孔82(圖13中只具體標出它們當中的少數(shù))，這些孔垂直地穿^片，直徑為231mn,且在同一行中相隔是420nm，在層81中限定相鄰行的孔，使得它們相對于例如第一行向左或向右移動240nm，從而形成三角形光子晶體柵格。僅在設(shè)備10內(nèi)期望光傳播的地方不蝕刻孔，所述設(shè)備10在層81中形成。由于若干理由，光子晶體結(jié)構(gòu)用來形成邏輯門是有好處的。首先，可在光子晶體中限定亞微米路徑以迅速改變光傳播方向，以便引導光信號穿過限定邏輯電路的路徑。再有，光子晶體諧振腔在亞微米至微米的范圍可具有很高的Q因數(shù)，使得對實現(xiàn)邏輯切換的功率要求較低。非線性元件6是通過在要捕獲光的任一側(cè)上插入孔來形成的?？赏ㄟ^改變孔的直徑，通過增大或減小在每一側(cè)的孔之間的距離，通過增大或減小在一側(cè)或兩側(cè)的孔的數(shù)量，或通過這些技術(shù)的組合來使該非線性元件被調(diào)諧至輸入載頻或與輸入載頻失諧。通常，由于所期望的切換功率、壽命和帶寬，孔的數(shù)量和兩側(cè)之間的距離將保持固定。所以，在這一特定過程中，為了調(diào)諧諧振器以在所期望的波長傳輸，僅改變最內(nèi)和最外的孔的直徑。在左、右邊緣處(外部光在所述左、右邊緣處^或離開該設(shè)備)，基片被深度蝕刻，以增強在側(cè)面進入該設(shè)備下方的絕緣體的能力。在整個區(qū)域被暴露以形成光邏輯門之后，該晶片被浸入氬氟酸中，直至直接在i殳備下面的絕緣層被洗掉，得到一個懸空的薄膜橋83，如圖13和圖15所示。在清潔晶片80后，邊^(qū)L分離，得到光芯片84。光纖波導3a、4a被分離和拋光，折射率匹配的粘合劑3b、4b被應(yīng)用于光纖的末端以將其附接到突起3c、4c?？梢杂谜澈蟿┗蚱渌鼨C械固定物86將光纖固定到芯片84內(nèi)的橋85上，使光纖相對于光邏輯門設(shè)備10的波導末端固定就位。光纖的相對端可在輸入側(cè)固定附接于CW激光源或上'^Ht號源，以適當?shù)叵蜻壿嬮TIO提供光輸入信號A、B。然后，光輸入信號A、B經(jīng)由各自的光纖3a、4a、粘合劑3b、4b以及突起3c、4c被提供^i殳備10。光輸入信號A、B進一步穿it^目應(yīng)的區(qū)域3d、4d，到達組合介質(zhì)5。由光輸入信號組合得到的光i^V踏振器6，在那里所述光被捕獲。諧振器6向區(qū)域7d輸出光輸出信號，在那里光傳播到突起7c，進入粘合劑7b,并最終到達光纖7a，在那里光行進到光纖7a的輸出端，其可以作為后續(xù)邏輯門的輸入或者作為芯片84的最終輸出而終止?？梢砸陨鲜鲱愃频姆绞?，或者使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的大量技術(shù)和設(shè)備，將光纖7a的輸出端拼接到另一根光纖或光電路(未示出)。如圖14中所示，光輸入和輸出介質(zhì)3、4、7可使用對接耦合技術(shù)與相應(yīng)的光纖耦合。在這種情況下，邏輯門10被限定為使得被限定的孔沿邏輯門10的輸入側(cè)的光輸入信號的傳播方向逐漸縮小3e、4e而更窄，以與光輸出信號的模態(tài)分布匹配。在輸出介質(zhì)7處，其配置^L^轉(zhuǎn)，由基片81中的孔確定的錐形7e沿設(shè)備10的光輸出信號的傳播方向逐漸增大或變寬，從而使門10的輸出的模態(tài)分布與輸出介質(zhì)7a內(nèi)的模態(tài)分布匹配。耦合進、出外部源的光的波導緩慢地逐漸變細，以與對接耦合的光纖模態(tài)分布匹配。圖15和圖16更詳細地顯示邏輯門10的光學諧振器6。顯然，在諧振器6的每一端最外面的孔小于最內(nèi)的孑L。如果有其它孔要包括在諧振器6內(nèi)部，則它們將^^在最外的孔和最內(nèi)的孔之間，并且大小與諧振器外部的光子晶體內(nèi)的其它地方使用的孔的大小相同。本發(fā)明的另一個實施例是圖17的邏輯門設(shè)備90。邏輯門卯使用半導體"連線"代替絕緣體上半導體(SOI)基片卯上形成的光子晶體。使用上述同樣設(shè)備蝕刻光子連線93c、94c，然后它們直接地或倏逝地(evanescently)連接到用作非線性元件96的環(huán)或環(huán)線波導(在這種情況下是循環(huán)器或諧振器)。通過限定非線性元件96的環(huán)的周長，非線性元件96被調(diào)諧或解諧。后續(xù)的其他步驟與前述例子中的相同，但不構(gòu)成薄膜橋，而設(shè)備90保持在絕緣基片卯上。在操作中，光輸入信號A、B在相應(yīng)的輸入介質(zhì)93a、94a上行進到組合介質(zhì)95。更具體地，4吏光波導93a、94a與連線93c、94c對齊并使用粘合劑93b、94b使它們光耦合。這樣，在相應(yīng)波導93a、94a上的光輸入信號穿過粘合劑93b、94bi^V光連接線93c、94c，所述光連接線并入介質(zhì)95中，在那里光輸入信號組合在一起。組合介質(zhì)95使光輸入信號與非線性元件96倏逝地耦合。依賴于介質(zhì)93、94上的光輸入信號的邏輯電平，非線性元件96通過倏i^合將光輸出信號輸出到光連接線97c，經(jīng)由粘合劑97b，t輸出光波導97a，這些構(gòu)成輸出介質(zhì)97。圖18的邏輯門100的實施例在很多方面類似于圖17的實施例，唯在圖18中通過使光輸入信號經(jīng)iW目應(yīng)的介質(zhì)93、94直接耦合到非線性元件96從而省去了組合介質(zhì)95，在非線性元件處，這兩個信號組合并彼此干涉，從而在輸出介質(zhì)97上產(chǎn)生光輸出信號。圖19顯示本發(fā)明的邏輯門110的另一個實施例，它包括光纖103a、104a、106a、107a。典型的單模式光纖103a、104a被用作波導，然后它們與包括非線性材料的光纖106a相連。非線性光纖通常是由弱克爾(Kerr)材料(如二氧化硅)制成。然后通過將光纖106a的周期性部分暴露于強光(例如來自C02激光器)，在非線性光纖中以彼此隔開的位置形成布4i^光柵106b、106c。通過改變強光暴露的長度和位置或者通過彎曲光纖來改變諧振器形狀，可對得到的非線性元件106進行調(diào)諧。圖20顯示光邏輯門110的一個實施例，它具有包括非線性材料116a和鏡116b、116c的非線性元件116。光邏輯門110還包括介質(zhì)113、114(在本例中被示為光纖)，用于將光輸入信號傳輸?shù)椒蔷€性材料116,以及輸出介質(zhì)U7，用于輸出由非線性材料116產(chǎn)生的光輸出信號。更具體地，來自介質(zhì)U3、114的光輸入信號行進到并穿過單向鏡116b，在那里它們在介質(zhì)115中組合以產(chǎn)生組合信號，該組合信號進入非線性材料116a。^h質(zhì)115可以是非線性元件116外部或內(nèi)部的空氣或周圍環(huán)境，或者它可以是單獨的非線性材料116a或非線性材料116a與周圍環(huán)境的組合。取決于與光輸入信號頻率相關(guān)的非線性材料116的諧振頻率，所述組合信號或者被非線性材料116a消減或者被非線性材料116a傳輸。非線性材料116a可由例如酯基染料構(gòu)成。穿過非線性材料116a的任何組合信號傳輸?shù)讲⑼ㄟ^單向鏡116c繼續(xù)前進到光介質(zhì)U7上，從那里，所述信號從光邏輯門U0輸出。通過改變鏡之間的距離或通過改變諧振器的幾何形狀，可以對諧振腔進行調(diào)諧。圖21是才艮據(jù)本發(fā)明的一般化全光邏輯門200的方框圖。在圖21中，全光邏輯門200包括非線性元件206，所述非線性元件206包括由光子晶體形成的光學諧振器或光學諧振腔、非線性材料光纖中的布4i^光柵、循環(huán)器、分布式^J績(DFB)激光器、或其它非線性i殳備中的一個或多個。光輸入信號A，...，B(省略號"…"代表可能有不只兩個信號這樣的事實)中的至少一個是調(diào)幅的，它們被直接提供給非線性元件206，非線性元件206被配置成組合光輸入信號A，...，B，鑒別所得到的組^ft號的邏輯電平并根據(jù)非線性元件206被配置執(zhí)行的邏輯操作，例如通過與光輸入信號A,…，B的栽頻相關(guān)地設(shè)置諧振頻率而在其輸出端產(chǎn)生二值邏輯電平?；蛘撸鐖D21中的假想線所示，光輸入信號A，...，B被提供給組合介質(zhì)205，如波導或路徑，光輸入信號在這里組合。所得到的組^號行進到非線性元件206，非線性元件206根據(jù)其被配置要進行的操作來鑒別邏輯電平，并根據(jù)光輸入信號A，...，B的邏輯電平輸出調(diào)幅的光輸出信號。光輸入信號203可用于將來自源或上游邏輯門的光輸入信號A，…，B提供給非線性元件206，或提供給組合^h質(zhì)205并從那里提供給非線性元件206。光學輸出介質(zhì)207可用于將光輸出信號輸出給光電路中的下一個邏輯門或另一個下游元件。在圖22中，制造包括一個或多個光邏輯門的光邏輯電路的方法在步驟220開始，在其中，選擇#行的邏輯操作。在步驟222，i殳計具有執(zhí)行選定的邏輯，作所需的一個或多個邏輯門以及光連接的光電路。在步驟諧為期望邏輯門根據(jù)光電路設(shè)計執(zhí)行的那部分邏輯操作。作為圖22的方法的一個舉例，假定要根據(jù)在步驟220中選擇的下列邏輯操作產(chǎn)生光輸出信號光輸出信號=(光輸入信號人*光輸入信號B)+光輸入信號C在步驟222中設(shè)計光電路。能實現(xiàn)選定邏輯操作的一種設(shè)計使用"與"邏輯門來鑒別光輸入信號A、B，所得到的輸出信號與光輸入信號C一起被輸入到"或"門以產(chǎn)生用于所述選定邏輯操作的光輸出信號。在步驟224,制造"與"邏輯門和"或"邏輯門，使得非線性元件的諧振頻率被適當?shù)卣{(diào)諧至光輸入信號的頻率或與光輸入信號的頻率失諧，以產(chǎn)生希望的"與"邏輯門和"或"邏輯門。然后，所得到的光電5M^L耦合，使得其輸入端從上游元件接收各光輸入信號A、B、C，且所述輸出端被耦合以向下游元件提供光輸出信號。在圖23中，邏輯門的IMt方法在步驟230開始，其中，接收來自上游元件(如用于CW光的激光源、光調(diào)幅器或例如邏輯門的上游光電路元件)的光輸入信號。在步驟232，光輸入信號被引導?？捎晒鈱W輸入介質(zhì)針對相應(yīng)的光輸入信號來執(zhí)行步驟230和232。在步驟234，光輸入信號祐i且合以產(chǎn)生組合信號。該步驟可由組合介質(zhì)進行。如圖23中的假想線所示，步驟232和234是可選的步驟。在步驟236，對由光輸入信號的組合得到的邏輯電平進行鑒別以產(chǎn)生具有二值邏輯電平的光輸出信號，其低邏輯電平由低振幅代表，高電平由高振幅代表。步驟236可由邏輯門的非線性元件執(zhí)行。最后，在步驟238，光輸出信號被傳輸?shù)较掠卧缭谠摴怆娐坊蛄硪粋€光學設(shè)備中的下一個門。i殳備的對應(yīng)在所附權(quán)利要求書中，"用于非線性地鑒別光輸入信號的邏輯電平以產(chǎn)生具有二值邏輯電平的光輸出信號的非線性元件"是指這里描述的任何非線性元件6、6，、26、26，、56、96、106、116、206或其等效元件。替換方案盡管"調(diào)諧"光學諧振器通常是指使諧振器的諧振頻率偏移，但本發(fā)明還認為"調(diào)諧"還指改變諧振器傳輸特性的其它方法，作為實現(xiàn)所希望功能的可能手段。例如，可能通過改變品質(zhì)因數(shù)，或者通it^諧振器中增加額外的諧振峰，或者通過應(yīng)用應(yīng)力、電磁場或壓電場或者注入電荷栽流子(如空穴或電子)、注入光或其它技術(shù)來改變其幾何形狀或折射系數(shù)，從而改變諧振器傳輸?shù)膸挕⒎植蓟蛑行?。雖然結(jié)合當前是光通信產(chǎn)業(yè)標準的1.55ym光信號進行了描述，然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的原理可應(yīng)用來4吏用光信號的其它波長或頻率獲得有利的結(jié)果。用于所一&開的門和鎖存器的光信號不一定需要有相同的頻率。雖然這里公開的實施例是在"正邏輯"的上下文中描述的，其中具有相對較高振幅的光信號被認為是高邏輯電平，而具有相對較低振幅的光信號被認為是處在低邏輯電平，然而也可使用"負邏輯"，其中具有相對較高振幅的光信號被認為是低邏輯電平，而具有相對較低振幅的光信號被認為是處在高邏輯電平。雖然這里描述的結(jié)構(gòu)是二維結(jié)構(gòu)，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用這里提供的教導容易看到，這里也可使用一維或三維結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與前述類似功能的全光邏輯門。雖然這里對光子晶體進行限定的結(jié)構(gòu)被描述為介質(zhì)中的圓形孔，但應(yīng)該理解，可進行相反的做法來代替在介質(zhì)中造孑L，例如通it^基片上制作柱、欄、圓柱體、立方體、球體或其它結(jié)構(gòu)來限定光子晶體。再有，還可能與選擇性蝕刻相反，通過將材料選擇性地沉積在基片上來形成光子晶體，或者可使用這些技術(shù)的組合來形成光子晶體。在2004年5月21日提交的共同受讓的US2005/0259999中公開了其它可能的配置和功能，該申請以JohnLutherCovey作為唯一發(fā)明人，在此通過引用將該申請結(jié)合于此，如同在本文中全文給出一樣。這里提出的本發(fā)明的許多修改和其它實施例將會被與本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員想到，具有在前文的描述和附圖中給出的講解的益處。因此應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的具體實施例，而是各種修改和其它實施例應(yīng)該被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。雖然這里使用了特定的術(shù)語，但它們只是在通用的和描述性的意義上^K吏用，并不用于限定的目的。權(quán)利要求1.一種全光存儲鎖存器，接收具有相應(yīng)的調(diào)幅二進制邏輯電平的第一和第二光輸入信號和具有更大強度二進制邏輯電平的振幅的連續(xù)波(CW)光，所述全光存儲鎖存器包括第一邏輯門，被配置用于接收第一光輸入信號、具有調(diào)幅二進制邏輯電平的第三光輸入信號以及連續(xù)波(CW)光，所述第一邏輯門具有第一非線性元件，所述第一非線性元件包括由折射率依賴于強度的材料構(gòu)成的被以諧振頻率進行調(diào)諧的光學諧振器，以通過對第一和第三光輸入信號的組合強度的非線性鑒別來對所述第一和第三光輸入信號的二進制邏輯電平進行邏輯操作，以產(chǎn)生第一光輸出信號，所述第一邏輯門進一步包括第二非線性元件，所述第二非線性元件包括由折射率依賴于強度的材料構(gòu)成的被以諧振頻率進行調(diào)諧的光學諧振器，以通過對所述第一光輸出信號和所述CW光的組合強度的非線性鑒別來對所述第一光輸出信號和CW光的二進制邏輯電平進行邏輯操作，所述第二非線性元件使用所述CW光來恢復(fù)所述第一光輸出信號的所述更大強度的二進制邏輯電平；第二邏輯門，被配置用于接收第二光輸入信號、具有調(diào)幅二進制邏輯電平的第四光輸入信號以及所述連續(xù)波(CW)光，所述第二邏輯門具有第一非線性元件，所述第一非線性元件包括由折射率依賴于強度的材料構(gòu)成的被以諧振頻率進行調(diào)諧的光學諧振器，以通過對第二和第四光輸入信號的組合強度的非線性鑒別來對所述第二和第四光輸入信號的二進制邏輯電平進行邏輯操作，以產(chǎn)生第二光輸出信號，所述第二邏輯門進一步包括第二非線性元件，所述第二非線性元件包括由折射率依賴于強度的材料構(gòu)成的被以諧振頻率進行調(diào)諧的光學諧振器，以通過對第二光輸出信號和所述CW光的組合強度的非線性鑒別來對所述第二光輸出信號和所述CW光的二進制邏輯電平進行邏輯操作，所述第二非線性元件使用所述CW光來恢復(fù)第二光輸出信號的更大強度的兩個二進制邏輯電平，所述鎖存器被配置用于輸出所述第一光輸出信號以及將所述第一光輸出信號作為第四光輸入信號引導至所述第二邏輯門，且所述鎖存器被配置用于輸出所述第二光輸出信號以及將所述第二光輸出信號作為第三光輸入信號引導至所述第一邏輯門。2.如權(quán)利要求1所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門的至少第一和第二非線性元件被實現(xiàn)在光子晶體中，所述光子晶體由至少兩種不同折射率的材料形成，用以創(chuàng)建與包括在光子晶體中傳播的光信號和cw光的光的波"M目關(guān)地設(shè)置的周期性結(jié)構(gòu)，4吏得結(jié)構(gòu)的不存在限定允許所述光傳播的路徑，而在所述5M圣邊界處的結(jié)構(gòu)的存在沿光子晶體中的路徑引導所述光，以及消減在所述邊界之外的光。3.如權(quán)利要求2所述的全光存儲鎖存器，其中，所述光子晶體包括第一和第二路徑，所述第一和第二5M圣分別引導第一和第二光輸出信號，所述笫一和第二路徑相交于交叉點，所述全光存儲鎖存器進一步包括位于所述交叉點處的串擾濾波器，用于防止所述第一和第二光輸出信號之間的串擾。4.如權(quán)利要求1所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門的笫一和第二非線性元件中的至少一個被實現(xiàn)為在基底上形成的環(huán)。5.如權(quán)利要求1所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門的第一和第二非線性元件中的至少一個由在由非線性材料構(gòu)成的光纖中形成的彼此隔開的布4M^光柵形成。6.如權(quán)利要求1所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門的第一和第二非線性元件中的至少一個包括第一和第二彼此隔開的相對的鏡；以及位于所述鏡之間的非線性材料。7.如權(quán)利要求2所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門的第一和第二非線性元件中的至少一個由在結(jié)構(gòu)不存在的腔的相對端上的結(jié)構(gòu)的存在來限定。8.如權(quán)利要求1所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二光輸入信號和所述CW光包括基本上相同波長的光，所述波長對應(yīng)于所述第一和第二邏輯門的第一和第二非線性元件的諧振頻率，所述第一和第二非線性元件相對于所述第一和第二光輸入信號以及所述CW光的波長被解諧，以僅在所述組合信號足夠強時允許諧振，否則不允許諧振。9.一種全光存儲鎖存器，被配置用于接收具有由其強度表示的相應(yīng)的調(diào)幅二進制邏輯電平的第一和第二光輸入信號及具有更大強度二進制邏輯電乎的振幅的連續(xù)波(CW)光，所述全光存儲鎖存器包括第一和第二邏輯門，每個邏輯門具有第一光學輸入介質(zhì)、第二光學輸入介質(zhì)、組合介質(zhì)及非線性元件，所述第一光學輸入介質(zhì)被配置用于接收所述第一和第二光輸入信號中的一個作為所述鎖存器的S和R輸入中的一個，所述第一光學輸入介質(zhì)將所述第一和第二光輸入信號中的所述一個引導至所述組合介質(zhì)，所述第二光學輸入介質(zhì)被配置用于接收所述第一和第二邏輯門中的另一個的第一和第二光輸出信號中的一個，所述第二光學輸入介質(zhì)將所述第一和第二光輸出信號中的所述一個引導至所述組合^h質(zhì)，所述第一和第二光輸入信號中的所述一個和所述第一和笫二光輸出信號中的所述一個在所述組合介質(zhì)中組合以產(chǎn)生由所述非線性元件進行非線性鑒別的組合信號，所述非線性元件包括由折射率依賴于強度的材料構(gòu)成的被以諧振頻率進行調(diào)諧的光學諧振器，以通過對所述組合信號的強度的非線性鑒別來對所述第一和第二光輸入信號中的所述一個和所述第一和第二光輸出信號中的所述一個的二進制邏輯電平進行邏輯操作，以產(chǎn)生非線性鑒別的信號，每個邏輯門進一步具有被配置用于接i)M目應(yīng)的非線性鑒別的信號以及接收cw光的^^目器，所述反相器包括非線性元件，，述非線性學諧振器，以對所述非線性鑒別的信號和cw光的二進制邏輯電平進行邏輯操作，所述反相器使所述非線性鑒別的信號的二進制邏輯狀態(tài)反相以及恢復(fù)所述更大強度的二進制邏輯電平的強度以產(chǎn)生第一和第二光輸出信號中的相應(yīng)的一個，所述第一和第二光輸出信號輸出作為所述鎖存器的Q和Q輸出。10.如權(quán)利要求9所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門，包括輸入^^質(zhì)、組合^h質(zhì)以及非線性元件，被實現(xiàn)在由至少兩種折射率不同的材料形成的光子晶體中，以創(chuàng)建與包括在所述光子晶體中傳播的光信號和CW光的光的波W目關(guān)地設(shè)置的周期性結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)的不存在限定允許所述光傳播的路徑，而在所述#邊界處結(jié)構(gòu)的存在引導光子晶體中的光以及消減所述邊H外的光。11.如權(quán)利要求10所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門的非線性元件中的至少一個由在結(jié)構(gòu)不存在的腔的相對端上的結(jié)構(gòu)的存在來限定。12.如權(quán)利要求10所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二路徑相交于交叉點，所述全光存儲鎖存器進一步包括位于所述交叉點處的串擾濾波器，用于防止所述第一和第二光輸出信號之間的串擾。13.如權(quán)利要求9所述的全光存儲鎖存器，其中，所述非線性元件的至少一個被實現(xiàn)為在基底上形成的環(huán)。14.如權(quán)利要求9所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二非線性元件中的至少一個由形成在由非線性材料構(gòu)成的光纖中的彼此隔開的布M光柵形成。15.如權(quán)利要求9所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二非線性元件中的至少一個包括第一和第二彼此分開的相對的鏡；以及位于所述鏡之間的非線性材料。16.如權(quán)利要求9所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二邏輯門中的每一個的相關(guān)的第一光學輸入介質(zhì)、第二光學輸入介質(zhì)、組合介質(zhì)和非線性元件構(gòu)成與門。17.如權(quán)利要求9所述的全光存儲鎖存器，其中，所述第一和第二光輸入信號和所述CW光包括基本上相同波長的光，所述波^t應(yīng)于所述第一和第二邏輯門的第一和第二非線性元件的諧振頻率，所述笫一和第二非線性元件相對于所述第一和第二光輸入信號和CW光的波長被解諧，以僅在所述組合信號足夠強時允許諧振，否則不允許諧振。18.—種全光存儲鎖存器，被配置用于接收具有相應(yīng)的調(diào)幅二進制邏輯電平的第一和第二光輸入信號及具有更大強度二進制邏輯電平的振幅的連續(xù)波(CW)光，所述全光存儲鎖存器包括包括輸入門和反相器的第一邏輯門，所述輸入門被配置用于接收第一光輸入信號作為所述鎖存器的S輸入以及接收第三光輸入信號，所述輸入門具有非線性元件，所述非線性元件包括由折射率依賴于強度的材料構(gòu)成的被以諧振頻率進行調(diào)諧的光學諧振器，以對第一和第三光輸入信號的二進制邏輯電平進行非線性鑒別，且由此根據(jù)所述第一和第三光輸入信號的組合強度對所述第一和第三光輸入信號的二進制邏輯電平進行邏輯操作，以產(chǎn)生非線性鑒別的輸出信號，所述第一邏輯門的>^相器被配置用于從所述第一非線性元件接收所述非線性鑒別的輸出信號以及接收CW光，所述>^相器具有非線性元件，行調(diào)諧的光學諧振器，以對來自所述輸入門的非線性鑒別的輸出信號和CW光的二進制邏輯電平進行非線性鑒別，以及由此對所述來自所述輸入門的非線性鑒別的輸出信號和CW光的二進制邏輯電平進行邏輯IMt，以使所述非線性鑒別的光輸出信號的二進制邏輯電平反相，以產(chǎn)生第一光輸出信號，所述非線性鑒別的光輸出信號具有通過4吏用CW光而恢復(fù)的更大強度的二進制邏輯電平，所述鎖存器被配置用于輸出所述第一光輸出信號作為所述鎖存器的Q輸出；以及包括輸入門和反相器的第二邏輯門，所述輸入門被配置用于接收所述第二光輸入信號作為鎖存器的R輸入以及接收第四光輸入信號，所述輸入門具有非線性元件，所述非線性元件包器，以對所述第二和第四光輸入信號的二進制邏輯電平進行非線性地鑒別，以及由此根據(jù)第二和第四光輸入信號的組合強度對所述第二和第四光輸入信號的二進制邏輯電平進行邏輯操作，以產(chǎn)生非線性鑒別的輸出信號，所述笫二邏輯門的>^相器被配置用于從所述第一非線性元件接收所述非線性鑒別的輸出信號以及接收cw光，所述反相器具有包括由折射率依賴于強度的材料構(gòu)成的被以諧振頻率進行調(diào)諧的光學諧振器的非線性元件，以對所述非線性鑒別的光輸出信號的二進制邏輯電平進行非線性鑒別，且由此對所述非線性鑒別的光輸出信號的二進制邏輯電平進行邏輯操作，所述非線性鑒別的光輸出信號具有通過4吏用cw光恢復(fù)的更大強度的二進制邏輯電平，所述鎖存器被配置用于輸出第二光輸出信號作為所述鎖存器的Q輸出，所述鎖存器被配置有第一路徑以將所述第一光輸出信號作為笫四光輸入信號引導至所述第二邏輯門，且所述鎖存器被配置有第二路徑以將所述第二光輸出信號作為第三光輸入信號引導至所述第一邏輯門。全文摘要一種全光存儲鎖存器，用于接收第一和第二光輸入信號和連續(xù)波(CW)光。所述全光存儲鎖存器包括具有包括光學諧振器的第一非線性元件的第一邏輯門，所述第一邏輯門還具有包括光學諧振器的第二非線性元件；以及具有包括光學諧振器的第一非線性元件的第二邏輯門，所述第二邏輯門還具有包括光學諧振器的第二非線性元件。所述鎖存器被配置用于輸出所述第一光輸出信號以及將所述第一光輸出信號作為第四光輸入信號引導至所述第二邏輯門，且所述鎖存器被配置用于輸出所述第二光輸出信號以及將所述第二光輸出信號作為第三光輸入信號引導至所述第一邏輯門。文檔編號G02F3/00GK101520588SQ20091000769公開日2009年9月2日申請日期2006年12月6日優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日發(fā)明者約翰·盧瑟·科維申請人:科維特克有限公司