專利名稱：光學二進制進位加法器的制作方法
技術領域：
光學二進制進位加法器屬于光加法器的技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有的技術中，加法器的實現(xiàn)主要以電信號作為信號的載體，二進制單位帶進位 加法器(如

圖1所示)的輸入為A，B，Cin，其中A、B是參與計算的兩個輸入，Cin是上一位 的進位；輸出為S，Cout，其中S為本位計算結果，Cout為進入下一位的進位。計算方式見 表1
權利要求
1.光學二進制進位加法器，其特征在于，含有6個光輸入元件(IpI2U3U4U5U6), 2 個光輸出元件(O1、O2)，5個光分束槽(D1, D2, D3、D4、D5)，5個光合束槽(C” C2, C3> C4, C5)和 3個門光路元件(Sp S2, S3)組成，所述各元件之間的距離為所用相干光束的一個或半個波 長的整數(shù)倍，其中所述光輸入元件、光輸出元件采用偏振光纖或波導；所述光分束槽、光合束槽是一種刻蝕有S^2膜以分別實現(xiàn)光路的分束或合束的硅片； 所述門光路元件是在圓形微腔結構或者納米金屬顆粒的表面等離子體上使用納米加 工技術實現(xiàn)的； 其中第一個光輸入元件(I1)與第一個光分束槽(D1)的輸入端相連，距離為相干光的一個波 長的整數(shù)倍；第二個光輸入元件(I2)與第二個光分束槽(D2)的輸入端相連，距離為相干光的一個波 長的整數(shù)倍；第三個光輸入元件(I3)與第三個光分束槽(D3)的輸入端相連，距離為相干光的一個波 長的整數(shù)倍；第四個光輸入元件(I4)與第一個門光路元件(S1)的輸入端相連，距離為相干光的一個 波長的整數(shù)倍；第五個光輸入元件(I5)與第二個門光路元件(S2)的輸入端相連，距離為相干光的一個 波長的整數(shù)倍；第六個光輸入元件(I6)與第三個門光路元件(S3)的輸入端相連，距離為相干光的一個 波長的整數(shù)倍；第一個光分束槽(D1)的第一個輸出端與第一個光合束槽(C1)的第一個輸入端相連，距 離為相干光的一個波長的整數(shù)倍，而該第一個光分束槽(D1)的第二個輸出端與第二個光合 束槽(C2)的第二個輸入端相連，距離為相干光的一個波長的整數(shù)倍；第二個光分束槽(D2)的第一個輸出端與第一個光合束槽(C1)的第二個輸入端相連，距 離為相干光的半個波長的整數(shù)倍，而該第二個光分束槽(D2)的第二個輸出端與第二個光合 束槽(C2)的第一個輸入端相連，距離為相干光的一個波長的整數(shù)倍；第三個光分束槽(D3)的第一個輸出端與第三個光合束槽(C3)的第二個輸入端相連，距 離為相干光的半個波長的整數(shù)倍，而該第三個光分束槽(D3)的第二個輸出端與第四個光合 束槽(C4)的第一個輸入端相連，距離為相干光的一個波長的整數(shù)倍；第四個光分束槽(D4)的輸入端與第一個門光路元件(S1)的輸出端相連，距離為相干光 的一個波長的整數(shù)倍，而該第四個光分束槽(D4)的一個輸出端與所述第三個光合束槽(C3) 的第一個輸入端相連，距離為相干光的一個波長的整數(shù)倍；第五個光分束槽(D5)的輸入端與第二個門光路元件(S2)的輸出端相連，距離為相干光 的一個波長的整數(shù)倍，而該第五個光分束槽(D5)的第一個輸出端與第五個光合束槽(C5)的 第二個輸入端相連，距離為相干光的半個波長的整數(shù)倍，而該第五個光分束槽(D5)的第二 個輸出端和第三個門光路元件(S3)的控制端相連，距離為相干光的一個波長的整數(shù)倍； 第一個光合束槽(C1)的輸出端與所述第一個門光路元件(S1)的控制端相連，距離任辰、 第二個光合束槽(C2)的輸出端與所述第四個光合束槽(C4)的第二個輸入端相連，距離 為相干光的一個波長的整數(shù)倍；第三個光合束槽(C3)的輸出端與所述第二個門光路元件(S2)的控制端相連，距離任辰、 第四個光合束槽(C4)的輸出端與所述第五個光合束槽(C5)的第一個輸入端相連，距離 為相干光的一個波長的整數(shù)倍；第五個光合束槽(C5)的輸出端與第一個光輸出元件(O1)相連，距離為相干光的一個波 長的整數(shù)倍；第三個門光路元件(S3)的輸出端與第二個光輸出元件(O2)相連，距離為相干光的一個 波長的整數(shù)倍；所述光學二進制進位加法器使用相干光束作為信息的載體，有光即為1，無光即為0， 光源為單縱模偏振激光器；所述光分束槽在每次分束之后，其相位信息不變，振幅變?yōu)樵瓉淼囊话耄?所述光合束槽進行相干疊加若兩束輸入光束的振幅相同，但在縱軸上相位相反，則輸出光強為0 ； 若兩束輸入光束的振幅相同，光程差為波長λ的整數(shù)倍，則相干增強。
全文摘要
光學二進制進位加法器屬于光加法器的技術領域。其特征在于，它是一個使用相干光束作為信息載體的加法器，利用光的可疊加性和光程差形成的干涉實現(xiàn)計算的加法器，由6個光輸入元件、2個光輸出元件、5個光分束槽、5個光合束槽和3個門光路元件組成，與傳統(tǒng)電子加法器相比，具有計算速度更快，功耗更低和可擴展性更強的特點。
文檔編號G06F7/50GK102081512SQ20111000645
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權日2011年1月13日
發(fā)明者劉亞楠, 單欣巖, 張衛(wèi)華, 張小平 申請人:清華大學