光比較器設(shè)計(jì)研究

1、<p><b>　　深 圳 大 學(xué)</b></p><p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題目: 光比較器設(shè)計(jì)研究 </p><p>　　姓名: </p><p>　　專(zhuān)業(yè): 電子科學(xué)與技術(shù) </p>

2、<p>　　學(xué)院: 電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　學(xué)號(hào): </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　職稱(chēng)： 教授、實(shí)驗(yàn)師 </p><p>　　20 年05 月 18日</p><p>　　深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

3、誠(chéng)信聲明</p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），題目《 光比較器設(shè)計(jì)研究 》 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。除此之外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果。</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：<

4、;/p><p>　　日期： 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　【摘要】------------------------------------------------------1</p><p>　　【關(guān)鍵詞】------------------------

5、--------------------------1</p><p>　　引言-----------------------------------------------------1</p><p>　　光子晶體簡(jiǎn)介-------------------------------------------1</p><p>　　（一）光子晶體的基本原理------

6、------------------------1</p><p>　　（二）光子晶體的結(jié)構(gòu)-------------------------------------2</p><p>　?。ㄈ┕庾泳w的應(yīng)用前景----------------------------------2</p><p>　　三、 Rsoft軟件簡(jiǎn)介------------------

7、--------------------------3</p><p>　?。ㄒ唬〨lobal settings 設(shè)置-----------------------------------3</p><p>　　（二）非線(xiàn)性介質(zhì)桿的設(shè)置-----------------------------------4</p><p>　?。ㄈ┹斎牍庖约拜敵鎏綔y(cè)器的設(shè)置---

8、-------------------------5</p><p>　　1.輸入光設(shè)置-----------------------------------5</p><p>　　2.輸出探測(cè)器的設(shè)置------------------------------------6</p><p>　?。ㄋ模㏄erform Simulation 的設(shè)置----------

9、-----------------6</p><p>　　四、 基本光學(xué)邏輯門(mén)-------------------------------------------7</p><p>　?。ㄒ唬┡c門(mén)-------------------------------------------------7</p><p>　?。ǘ┗蜷T(mén)------------------

10、-------------------------------7</p><p>　?。ㄈ┊惢蜷T(mén)----------------------------------------------8</p><p>　　五、 光比較器------------------------------------8</p><p>　?。ㄒ唬┑谝活?lèi)：=, ≠-----------

11、-------------------------10</p><p>　　1.一位比較器-------------------------------------10</p><p>　　2.兩位比較器---------------------------------11</p><p>　?。ǘ┑诙?lèi)：<, ≥----------------------

12、------------------19</p><p>　　1.一位比較器--------------------------------------19</p><p>　　2.兩位比較器---------------------------------22</p><p>　?。ㄈ┑谌?lèi)：≤, >---------------------------

13、-------23</p><p>　　1.一位比較器--------------------------------------23</p><p>　　2.兩位比較器----------------------------------24</p><p>　?。ㄋ模┬滦捅容^器--------------------------------------------

14、-24</p><p>　　六、 結(jié)束語(yǔ)------------------------------------29</p><p>　　參考文獻(xiàn)------------------------------------30</p><p>　　致謝------------------------------------31</p><p>　

15、　【Abstract】-----------------------------------------------------32</p><p>　　【Key words】----------------------------------------------------------32</p><p><b>　　光比較器設(shè)計(jì)研究</b></p>

16、<p>　　電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè) 王文強(qiáng)</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　光子晶體對(duì)光具有獨(dú)特的局域、 反射、 傳導(dǎo)、 分束、 耦合、 調(diào)制、 慢光等操縱能力 ,使其成為微/納光電集成的重要材料之一。而比較器作為基本的邏輯單元，是業(yè)界應(yīng)用極其廣泛的標(biāo)準(zhǔn)

17、元件。所以可以成功研制光比較器對(duì)于電子行業(yè)有著非凡的意義。本文系統(tǒng)的闡述了光子晶體的原理，并且通過(guò)RSOFT軟件模擬構(gòu)造了多種光比較器，并且對(duì)輸出進(jìn)行了模擬驗(yàn)證，這一研究將會(huì)為光邏輯器件奠定一定的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　【關(guān)鍵詞】</b></p><p>　　光子晶體；比較器；缺陷；真值表；邏輯表達(dá)式；光學(xué)邏輯門(mén)。</p><p>

18、<b>　　引言</b></p><p>　　全光技術(shù)的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ).隨著通信技術(shù)正向著更優(yōu)越方面發(fā)展，例如：超高速、大容量，人們對(duì)信息的處理、信息的交換速度有了越來(lái)越高的要求，基于電子器件的交換技術(shù)，已存在瓶頸。光速是宇宙中最快的速度，所以利用光作為信息載體，其速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前半導(dǎo)體硅器件；此外，光在傳輸和轉(zhuǎn)換時(shí)能量消耗低，用光來(lái)保存和傳輸信息可以解決很多用電很難解決

19、的問(wèn)題。因此，光通信必將成為未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。</p><p>　　類(lèi)似與電子計(jì)算機(jī)的信息處理，全光信息系統(tǒng)同樣需要通過(guò)一系列邏輯操作來(lái)實(shí)現(xiàn)處理和解決問(wèn)題。全光邏輯門(mén)在尋址、 光計(jì)算、 時(shí)鐘提取和信號(hào)再生中都有著廣泛應(yīng)用,引起了越來(lái)越多人們的關(guān)注.到目前為止 ,人們通過(guò)各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)全光邏輯門(mén) ,但是這些實(shí)現(xiàn)方式都有一定的限制 ,例如基于光纖非線(xiàn)性效應(yīng)的全光邏輯門(mén)不利于微型化;而半導(dǎo)體光放大器的自發(fā)輻射噪音無(wú)法

20、很好的解決，會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生很大影響等等.基于光子晶體制作而成的器件普遍具有易于集成、 抑制自發(fā)輻射等優(yōu)勢(shì) ,使得人們有了利用它來(lái)制作光邏輯器件的設(shè)想. 并且在全光信息系統(tǒng)運(yùn)算過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)兩個(gè)光信號(hào)進(jìn)行比較，以判斷其相對(duì)大小或是否相等，此時(shí)就需要用到光比較器。此外，利用光比較器，可以構(gòu)造出邏輯光路中的基本功能模塊，例如數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等等，用于信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步構(gòu)造復(fù)雜的光學(xué)功能器件。因此，光比較器是全光邏輯器件以及全光信息

21、交換中一種不可缺少的重要基本功能器件?；诖?,本文首先介紹了一些其他研究人員構(gòu)造出的基本邏輯門(mén)，在基本邏輯門(mén)的基礎(chǔ)上，通過(guò)真值表、邏輯表達(dá)式，構(gòu)造出三類(lèi)一位以及二位的比較器，以及嘗試了類(lèi)似于模擬比較器的光比較器，</p><p><b>　　二、光子晶體簡(jiǎn)介</b></p><p>　?。ㄒ唬┕庾泳w的基本原理</p><p>　　光子晶體是

22、1987年提出的新概念和新材料。這種材料有一個(gè)顯著的特點(diǎn)是它可以人為地控制光子的運(yùn)動(dòng)，從而搭建適當(dāng)?shù)墓饴?，?shí)現(xiàn)必要的器件。如何用二維光子晶體實(shí)現(xiàn)全光比較器邏輯器件，是我們研究的重點(diǎn)和目的。它是光電集成、光子集成、光通訊、微波通訊、空間光電技術(shù)以及國(guó)防科技等現(xiàn)代高新技術(shù)的一種新理論，也是相關(guān)學(xué)科發(fā)展和高新技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵性基礎(chǔ)材料。</p><p>　　光子晶體也稱(chēng)為光子帶隙材料，它的原理與晶體類(lèi)似，晶體中的原子是周

23、期性排列的，所以會(huì)使晶體中產(chǎn)生周期性的勢(shì)場(chǎng),當(dāng)電子在這種周期性勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到布拉格散射,從而形成能帶結(jié)構(gòu)。帶隙可能存在于帶與帶之間，波如果落在帶隙中將無(wú)法繼續(xù)傳播，無(wú)論什么波都將受到周期性的調(diào)制。光子晶體具體是指人工構(gòu)造的介電常數(shù)在空間呈周期性排列而形成的結(jié)構(gòu)。是在高折射率材料的某些位置周期性地出現(xiàn)低折射率的材料,高低折射率的材料交替排列形成周期性結(jié)構(gòu)就可以產(chǎn)生光子晶體帶隙,從而控制著光在光子晶體中的運(yùn)動(dòng)。此外，如果在光子晶體的周期

24、性結(jié)構(gòu)中引入缺陷，破壞周期性結(jié)構(gòu)，那么與缺陷態(tài)頻率吻合的光子將被限制在缺陷的位置，一旦偏離缺陷位置將迅速的衰減，這樣就可以控制光波在缺陷中進(jìn)行傳輸， 它的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于光子禁帶的存在，即使讓光波經(jīng)過(guò)很大角度的彎曲處時(shí)，也幾乎沒(méi)有能量的損失。通過(guò)控制光子晶體的帶隙以及帶隙中的缺陷態(tài)可以很方便地控制一定頻率的光子通過(guò)。加上光在介電材料里的傳輸速率和帶寬都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子在金屬中的傳輸速率和帶寬。這一切決定了光子晶體有著廣泛的應(yīng)用前景。<

25、;/p><p>　　（二）光子晶體的結(jié)構(gòu)</p><p>　　光子晶體按照空間分布的周期性可以分為：一維、二維和三維光子晶體，如圖1所示。而其中就功能而言， 一維和二維光子晶體應(yīng)用最為廣泛。其中一維光子晶體就是我們通常所說(shuō)的光學(xué)多層膜，多層介質(zhì)周期性地排列形成一維光子帶隙，使某些頻率范圍的光子無(wú)法穿越，產(chǎn)生高效率的反射，有抗反射膜和全反射膜，二維的應(yīng)用非常廣泛，可作為波導(dǎo)元件、分光元件和干涉儀

26、，三維光子晶體最為多樣而且復(fù)雜，最簡(jiǎn)單的三維光子晶體可以想象成許多奈米尺寸的緊密而且周期地堆積的結(jié)構(gòu)，隨著角度變化，其反射光顏色會(huì)變化。而且三維光子晶體的結(jié)構(gòu)圖與普通的硅晶體單從結(jié)構(gòu)是很相似的。</p><p>　　本論文所應(yīng)用的是二維光子晶體：對(duì)二維光子晶體而言，在微波以及光頻波段，其加工技術(shù)已經(jīng)十分成熟，尤其是隨著微納米加工技術(shù)的不斷發(fā)展，二維光子晶體器件性能越來(lái)越可靠，此外由于其所利用的材質(zhì)與已形成工業(yè)化生

27、產(chǎn)的半導(dǎo)體光電材料一致，所以應(yīng)用前景更加廣泛。更為實(shí)現(xiàn)光電集成提供了可能．在光子晶體內(nèi)，存在著二維光子帶隙和導(dǎo)帶的調(diào)控。二維光子晶體與普通光子晶體控制光子傳播行為的手段是一致的。設(shè)計(jì)光子晶體帶隙通常的做法是：降低晶體原子構(gòu)型的對(duì)稱(chēng)性。在二維情況下，晶體元胞里引入兩個(gè)圓柱體，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)柱體尺寸的比例，可以較好地設(shè)計(jì)出完全帶隙的光子晶體。</p><p>　?。ㄈ┕庾泳w的應(yīng)用前景</p><

28、p>　　光子晶體能夠控制光的傳播，所以它的應(yīng)用十分廣泛。在光子晶體中引入一個(gè)點(diǎn)缺陷，可制成高品質(zhì)諧振腔，這種諧振腔可以改變?cè)拥淖园l(fā)輻射；在光子晶體中引入線(xiàn)缺陷，可制成新型波導(dǎo)，這種波導(dǎo)無(wú)彎曲損耗。光子晶體的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且依靠自身結(jié)構(gòu)就可實(shí)現(xiàn)帶阻濾波。在微波電路、微波天線(xiàn)、全光信息處理等方面均具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)外在這一方面的研究已經(jīng)取得了很多成果，而國(guó)內(nèi)的研究才起步不久，尤其在光子晶體全光邏輯器件方面的研究還存在許多空白，

29、所以從事光子晶體的研究具有重要的意義。</p><p>　　除上述重要應(yīng)用外，光子晶體還存在著其它眾多的重要應(yīng)用，如光子存儲(chǔ)器、極寬帶濾波器、無(wú)損耗反射鏡、光子偏振器等。由于光子晶體具有優(yōu)越的性能，大多數(shù)傳統(tǒng)光學(xué)產(chǎn)品將被光子晶體器件取代，并將實(shí)現(xiàn)集收集、處理、傳輸于一身的光學(xué)系統(tǒng)。 光子晶體只有近十年的發(fā)展歷史，所以還有大量的課題有待研究。光子晶體領(lǐng)域的最新發(fā)展不斷地激發(fā)著科學(xué)家和工程師的想象力和創(chuàng)造力，可以預(yù)見(jiàn)

30、， 光子晶體技術(shù)的發(fā)展終將導(dǎo)致光學(xué)、光電子學(xué)、信息科學(xué)以及整個(gè)電子行業(yè)革命性的變革。 </p><p><b>　　Rsoft軟件簡(jiǎn)介</b></p><p>　　從事光電子相關(guān)行業(yè)必須要掌握光電器件的原理以及應(yīng)用方法，應(yīng)該可以熟練的運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)這一個(gè)器件的研究，觸類(lèi)旁通，達(dá)到對(duì)同類(lèi)的器件都有所了解。Rsoft軟件對(duì)與光子晶體的研究起著非

31、常重要的作用，并且本論文所有的實(shí)驗(yàn)均為以它為基礎(chǔ)研究的，所以以下為對(duì)此軟件應(yīng)用的一下方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。以下為Rsoft軟件的主頁(yè)面：</p><p>　　圖2 Rsoft軟件的主頁(yè)面</p><p>　?。ㄒ唬〨lobal settings 設(shè)置</p><p>　　圖3 Global settings 設(shè)置</p><p>　　點(diǎn)擊Gl

32、obal settings按鈕后會(huì)出現(xiàn)上圖所示框，Weaveguide Model Dimension用于設(shè)置光子晶體的維度，本論文使用為2維，所以點(diǎn)擊2D按鈕；Bandsolve按鈕用于掃描禁帶時(shí)使用；Background Index用于設(shè)置低折射率介質(zhì)（周?chē)h(huán)境介質(zhì)）的折射率，本論文選為空氣，所以將其設(shè)置為1；Index difference用于設(shè)置高折射率于低折射率之差，由于本文高折射率介質(zhì)選為硅，且其折射率為3.4，所以Inde

33、x difference=硅折射率-空氣折射率=3.4-1=2.4；waveguide width用于設(shè)置波導(dǎo)寬度，本文設(shè)置為0.4*Period；Free Space Wavelength用于設(shè)置工作波長(zhǎng)，由以上各參數(shù)設(shè)置可算出Free Space Wavelength為(1/0.336)*Period，即2.9762。</p><p>　?。ǘ┓蔷€(xiàn)性介質(zhì)桿的設(shè)置</p><p>　　

34、首先右鍵點(diǎn)擊所要設(shè)置的晶體光子，將彈出下圖的對(duì)話(huà)框：</p><p>　　圖4 非線(xiàn)性介質(zhì)桿的設(shè)置</p><p>　　點(diǎn)擊Material Properties右邊下拉菜單，選擇New Material后將出現(xiàn)下面對(duì)話(huà)框：</p><p>　　圖5 點(diǎn)擊New Material后的會(huì)話(huà)框</p><p>　　點(diǎn)擊New Material 將

35、新建一個(gè)材料類(lèi)型，Epsilon at Infinity用于設(shè)置頻率無(wú)窮大處的相對(duì)介電常數(shù)，本文設(shè)置為3.5；Chi2用于設(shè)置二階歸一化非線(xiàn)性系數(shù)，本文設(shè)置為0.01；Chi3用于設(shè)置三階歸一化非線(xiàn)性系數(shù)，本文設(shè)置為0.4；Chi3 Saturation Coef設(shè)置為0.1。</p><p>　　（三）輸入光以及輸出探測(cè)器的設(shè)置</p><p><b>　　1.輸入光設(shè)置<

36、;/b></p><p>　　點(diǎn)擊左邊控件欄上見(jiàn)的Edit launch Field,彈出下面對(duì)話(huà)框，將在其中進(jìn)行輸入光設(shè)置：</p><p><b>　　圖6 輸入光設(shè)置</b></p><p>　　點(diǎn)擊New新建一個(gè)光發(fā)生器，Type用于設(shè)置光的類(lèi)型，本文全部采用高斯模式，X，Z用于設(shè)置發(fā)光器的位置；Phi用于設(shè)置發(fā)光的角度；Widt

37、h用于設(shè)置光的寬度；Power用于設(shè)置光的功率強(qiáng)度。</p><p>　　2. 輸出探測(cè)器的設(shè)置</p><p>　　點(diǎn)擊界面上方Options，選擇insert—Time Monitor，將彈出以下界面：</p><p>　　圖7 輸出探測(cè)器的設(shè)置</p><p>　　其中Width、Height用于控制探測(cè)器的寬度和大??；X、Z用于設(shè)置探

38、測(cè)器的位置；Time Monitor Type用于設(shè)置測(cè)量的類(lèi)型，本為選為power；Time average選為Yes。</p><p>　?。ㄋ模㏄erform Simulation 的設(shè)置</p><p>　　點(diǎn)擊左面控件的Perform Simulation將彈出以下界面：</p><p>　　圖8 Perform Simulation 的設(shè)置</p&

39、gt;<p>　　Time Step用于設(shè)置測(cè)量步長(zhǎng)；Stop Time用于設(shè)置測(cè)量時(shí)間；Output Prefix用于設(shè)置輸出文件的名字（輸出文件為測(cè)量功率的二維圖表）；其他設(shè)置均為默認(rèn)設(shè)置即可。</p><p><b>　　四、基本光學(xué)邏輯門(mén)</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┡c門(mén)</b></p><

40、p>　　用Rsoft 軟件構(gòu)造右圖所示的“與”門(mén)結(jié)構(gòu)，實(shí)施參數(shù)如下：線(xiàn)性高折射率的介質(zhì)柱（紅色圓柱）選為硅（Si）材料，低折射率介質(zhì)（周?chē)h(huán)境介質(zhì)）選為空氣，折射率分別為3.4和1，（即Background Index為1，Index difference為2.4 ）設(shè)晶格常數(shù)period為1，波導(dǎo)寬度waveguide width為0.4*Period.高折射率線(xiàn)性介質(zhì)柱的半徑Radius為0.18，陣列數(shù)選為17×1

41、7,可計(jì)算出工作波長(zhǎng)Free Space Wavelength為(1/0.336)*Period，即2.9762.出口處兩個(gè)交叉線(xiàn)圓柱是克爾非線(xiàn)性介質(zhì)桿，克爾非線(xiàn)性介質(zhì)桿的半徑Radius為0.18,設(shè)頻率無(wú)窮大處的相對(duì)介電常數(shù)Epsilon at Infinity為3.5，二階歸一化非線(xiàn)性系數(shù)Chi2為0.01,三階歸一化非線(xiàn)性系數(shù)Chi3為0.4，Chi3 Saturation Coef為0.1，其余參數(shù)不變。設(shè)一探測(cè)器Time M

42、oniter在出口處（綠色），監(jiān)視輸出功率Power變化情況。其中，實(shí)心圈表示線(xiàn)性介質(zhì)桿（除中間大圓柱外），而兩個(gè)交叉線(xiàn)圓柱以及中間大圓柱表示克</p><p><b>　　圖9 與門(mén)結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　?。ǘ┗蜷T(mén)</b></p><p>　　用Rsoft 軟件構(gòu)造右圖所示的“或”門(mén)結(jié)構(gòu)，實(shí)施參數(shù)如下

43、：線(xiàn)性高折射率的介質(zhì)柱（紅色圓柱）選為硅（Si）材料，低折射率介質(zhì)（周?chē)h(huán)境介質(zhì)）選為空氣，折射率分別為3.4和1，設(shè)晶格常數(shù)period為1，高折射率線(xiàn)性介質(zhì)柱的半徑Radius為0.18，陣列數(shù)選為17×17,可計(jì)算出工作波長(zhǎng)Free Space Wavelength為(1/0.336)，即2.9762。中部圓柱是引導(dǎo)柱，桿的半徑都為0.292。</p><p>　　“或”邏輯門(mén)的輸入端為1、2，輸

44、出端為3.</p><p>　　圖10 或門(mén)與異或門(mén)結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　（三）異或門(mén) </b></p><p>　　“異或”邏輯門(mén)與或門(mén)的結(jié)構(gòu)一樣，只是它的的輸入端分別為1、2,輸出端為4.</p><p><b>　　五、光比較器</b></p><p>　　

45、比較既是一個(gè)十分重要的概念，也是一種基本的操作，人只能在比較中識(shí)別事物，計(jì)算機(jī)只能通過(guò)比較識(shí)別數(shù)據(jù)與代碼，實(shí)現(xiàn)比較操作的電路叫做比較器. 從2005年到2006年，比較器的市場(chǎng)增長(zhǎng)已超過(guò)了20%，所以可以得知比較器對(duì)于整個(gè)市場(chǎng)的重要性越來(lái)越高。比較器其實(shí)可看成一個(gè)能夠作邏輯 “決策”的邏輯輸出電路。換句話(huà)說(shuō)，它可把輸入信號(hào)與已定義的參考電平進(jìn)行比較。比較器的邏輯輸出功能可以幫助用戶(hù)設(shè)計(jì)具有多樣化的額外功能電路。而且，無(wú)論是高速ADC、S

46、AR 型ADC 還是Sigma-Delta ADC，比較器都是組建集成ADC 的內(nèi)部基本而又關(guān)鍵的模塊。如今，比較器是業(yè)界應(yīng)用極其廣泛的標(biāo)準(zhǔn)元件。比較器具有外部滯后、鎖存、靈活的電源電壓和輸出配置等多項(xiàng)功能和特性。此外，對(duì)比較器的傳播延遲、消散、觸發(fā)率或精準(zhǔn)失調(diào)等關(guān)鍵參數(shù)可以滿(mǎn)足一系列高性能應(yīng)用的需求，例如電平平移、電源監(jiān)測(cè)、時(shí)鐘/數(shù)據(jù)緩沖以及接收和觸發(fā)等。雖然運(yùn)算放大器也可用作比較器，但在應(yīng)用時(shí)需要加倍小心才能確保器件的正常。<

47、/p><p>　　原始的比較器主要分為兩大類(lèi)：</p><p>　　A．模擬比較器 將模擬量與一標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,當(dāng)高于該值時(shí),輸出高(或低)電平.反之,則輸出低(或高)電平。所以它是需要一個(gè)跳變點(diǎn)的電路，即當(dāng)輸入高于閾值時(shí)即刻就可以輸出判決信號(hào)。例如,將一溫度信號(hào)接于運(yùn)放的同相端,反相端接一電壓基準(zhǔn)(代表某一溫度),當(dāng)溫度高于基準(zhǔn)值時(shí),運(yùn)放輸出高電平,控制加熱器關(guān)閉,反之當(dāng)溫度信號(hào)低于

48、基準(zhǔn)值時(shí),運(yùn)放輸出低電平,將加熱器接通。這一運(yùn)放就是一個(gè)簡(jiǎn)單的比較器,因?yàn)檩斎肱c輸出同相,稱(chēng)為同相比較器。有的模擬比較器具有遲滯回線(xiàn),稱(chēng)為遲滯比較器,用這種比較器,有助于消除寄生在信號(hào)上的干擾。它可用于報(bào)警器電路、自動(dòng)控制電路、測(cè)量技術(shù)，也可用于V/F變換電路、A/D變換電路、高速采樣電路、電源電壓監(jiān)測(cè)電路、振蕩器及壓控振蕩器電路、過(guò)零檢測(cè)電路等。</p><p>　　比較器是由運(yùn)算放大器發(fā)展而來(lái)的，比較器電路可

49、以看作是運(yùn)算放大器的一種應(yīng)用電路。由于比較器電路應(yīng)用較為廣泛，所以開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)門(mén)的比較器集成電路。</p><p>　　圖11 由運(yùn)算放大器組成的差分放大器電路  上圖由運(yùn)算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓VA經(jīng)分壓器R2、R3分壓后接在同相端，VB通過(guò)輸入電阻R1接在反相端，RF為反饋電阻，若不考慮輸入失調(diào)電壓，則其輸出電壓Vout與VA、VB及4個(gè)電阻的關(guān)系式為：Vout=(1+RF/R1)&

50、#183;R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2，R3=RF，則Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1為放大器的增益。當(dāng)R1=R2=0(相當(dāng)于R1、R2短路)，R3=RF=∞(相當(dāng)于R3、RF開(kāi)路)時(shí)，Vout=∞。增益成為無(wú)窮大，差分放大器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，它就是比較器電路。實(shí)際上，運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，其增益并非無(wú)窮大，而Vout輸出是飽和電壓，它小于正負(fù)電源電壓，也不可能是無(wú)窮大。</p>&l

51、t;p>　　B.數(shù)字比較器 用來(lái)比較二組二進(jìn)制數(shù)是否相同,相同時(shí)輸出(或低)高電平,反之,則輸出相反的電平.；同樣也可以比較兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的大小，當(dāng)一個(gè)輸入大于（小于）另外一個(gè)輸入的時(shí)候，輸出高電平，反之輸出低電平。本文則是利用光實(shí)現(xiàn)數(shù)字比較器的功能，光相對(duì)于電子有很多優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)光學(xué)在這方面的研究仍然沒(méi)有成熟。</p><p>　　很早國(guó)外針對(duì)光比較器的結(jié)構(gòu)及功能展開(kāi)了廣泛的研究。而國(guó)內(nèi)發(fā)展較慢，主要

52、工作集中在理論分析和計(jì)算機(jī)仿真上，實(shí)驗(yàn)研究則相對(duì)較少。</p><p>　　目前已研究的光比較器，按實(shí)現(xiàn)光比較器的原理來(lái)分，基本上可分為基于S0A的高非線(xiàn)性效應(yīng)、串并轉(zhuǎn)換、大規(guī)模集成電路(VLSI)；按結(jié)構(gòu)分為SOA．MZI結(jié)構(gòu)、TOAD結(jié)構(gòu)、FBG。目前，關(guān)于光比較器還沒(méi)有嚴(yán)格的定義，實(shí)現(xiàn)光比較器的方案很多，沒(méi)有系統(tǒng)的性能指標(biāo)。我們提出的用二維光子晶體實(shí)現(xiàn)光比較器，是一種新的思路。下面介紹一些基本的性能指標(biāo)：&

53、lt;/p><p>　　(1)被比較數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度和速率。這是衡量比較器處理信號(hào)能力的重要指標(biāo)。</p><p>　　(2)判決功能。這個(gè)是比較器的最基本的功能，也就是當(dāng)兩個(gè)輸入端存在某種大小或者邏輯關(guān)系的時(shí)候，輸出要有一個(gè)信號(hào)來(lái)區(qū)分它們的具體關(guān)系。</p><p>　　(3)誤判率。是指比較器判決出錯(cuò)的概率 ,它是衡量比較器可靠性的指標(biāo)。</p><

54、p>　　(4)噪聲容限。指在保證比較器能夠正確判決的情況下 ,允許輸入的最大噪聲 ,是對(duì)輸入信號(hào)信噪</p><p><b>　　比提出的要求。</b></p><p>　　(5)輸入信號(hào)的功率容限。功率容限是指能夠使比較器正常工作的最大與最小功率。</p><p>　　(6)可調(diào)節(jié)性。在復(fù)雜的通信網(wǎng)中，要求比較器具有很強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性 ,增

55、加器件的利用率 ,簡(jiǎn)化系統(tǒng)。</p><p>　　光比較器的基本功能就是將輸入的光數(shù)據(jù)包與基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行比較，輸出一個(gè)判決信號(hào)?；鶞?zhǔn)數(shù)據(jù)包可由本地的另一個(gè)數(shù)據(jù)源產(chǎn)生，或者由其他特定的匹配裝置產(chǎn)生。無(wú)論什么樣的光比較器，其功能模型都如圖12所示。功能模型(a)是速率及編碼格式均相同的兩路數(shù)據(jù)包同步輸入比較器，當(dāng)兩數(shù)據(jù)包完全相同／相異時(shí)，比較器輸出一個(gè)脈沖作為判決信號(hào)，否則輸出為“0” 功能模型(b)是被比較數(shù)據(jù)包

56、注入分配了特定數(shù)據(jù)包信息的裝置。當(dāng)被比較數(shù)據(jù)包信息與特定數(shù)據(jù)包信息一致時(shí)，裝置輸出干涉或相關(guān)函數(shù)峰值作為判決脈沖。</p><p>　　圖12 光比較器功能模型</p><p>　　由于光子晶體的特有性質(zhì)，使得可以利用光子缺陷人為控制光路的走向，形成具有一定判斷規(guī)律的邏輯器件或開(kāi)關(guān)，進(jìn)而形成邏輯門(mén)的功能。比較器又是建立在邏輯門(mén)基礎(chǔ)上的，可以利用設(shè)計(jì)出來(lái)的單個(gè)邏輯門(mén)，實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的各種器

57、件。</p><p>　　比較器大致可以分為三類(lèi)：第一類(lèi)：=, ≠； 第二類(lèi)：<, ≥；第三類(lèi)：≤, ></p><p>　　首先我將利用基礎(chǔ)邏輯“與”門(mén)、“異或”門(mén)、“或”門(mén)，或變異結(jié)構(gòu)，分別構(gòu)造以上三類(lèi)門(mén)：</p><p>　?。ㄒ唬?第一類(lèi)：=, ≠：</p><p><b>　　1.一位比較器：</b>

58、;</p><p><b>　　真值表如下：</b></p><p>　　表1 第一類(lèi)一位比較器真值表</p><p>　　邏輯關(guān)系式為 Y = AB (其中表示異或)基本邏輯結(jié)構(gòu)：一位異或門(mén)構(gòu)造圖為下圖：</p><p>　　圖13第一類(lèi)一位比較器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　參數(shù)設(shè)置與前面所講

59、的異或門(mén)完全一樣，并且有其結(jié)果可知，此一位比較器構(gòu)造成功，結(jié)果與預(yù)期完全符合。</p><p><b>　　2.兩位比較器：</b></p><p>　　真值表如下：（數(shù)據(jù)A1A2與B1B2比較）</p><p>　　表2 第一類(lèi)兩位比較器真值表</p><p>　　邏輯關(guān)系式：Y = A1B1+A2B2(其中表示異或

60、)，所以此次構(gòu)造需要兩個(gè)異或門(mén)與一個(gè)與門(mén)。構(gòu)造圖如下： </p><p>　　圖14 第一類(lèi)二位比較器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　首先左下角的結(jié)構(gòu)為A1與B1的異或，輸出向上，右上角為A2與B2的異或，輸出向左，最后之前兩個(gè)門(mén)的結(jié)果進(jìn)入左上角的與門(mén)，以達(dá)到真值表的邏輯。下面是此兩位比較器的輸出結(jié)果：</p>&

61、lt;p>　?。?）. 設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, Power=0, 輸入輸入源B2處, Power=0 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖15 輸入A1A2B1B2=0000時(shí)輸出圖像</p><p>　　(2). 設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, P

62、ower=0, 輸入輸入源B2處, Power=1; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖16輸入A1A2B1B2=0001時(shí)輸出圖像</p><p>　　(3). 設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=0 ;記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><

63、p>　　圖17輸入A1A2B1B2=0010時(shí)輸出圖像</p><p>　　(4). 設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=1; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖18 輸入A1A2B1B2=0011時(shí)輸出圖像</p><p>　　(5).

64、設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=0, 輸入輸入源B2處, Power=0; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖19 輸入A1A2B1B2=0100時(shí)輸出圖像</p><p>　　(6). 設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=0, 輸入輸入源B

65、2處, Power=1; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖20 輸入A1A2B1B2=0101時(shí)輸出圖像</p><p>　　(7). 設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=0; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖21 輸入

66、A1A2B1B2=0110時(shí)輸出圖像</p><p>　　(8). 設(shè)輸入源A1處, Power=0, 輸入源A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=1; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖22 輸入A1A2B1B2=0111時(shí)輸出圖像</p><p>　　(9). 設(shè)輸入源A1處, Pow

67、er=1, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, Power=0, 輸入輸入源B2處, Power=0; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖23 輸入A1A2B1B2=1000時(shí)輸出圖像</p><p>　　(10). 設(shè)輸入源A1處, Power=1, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, Power=0, 輸入輸入源B2處, Power=1

68、; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖24 輸入A1A2B1B2=1001時(shí)輸出圖像</p><p>　　(11). 設(shè)輸入源A1處, Power=1, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=0; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖25 輸入A1A2B1B2=1

69、010時(shí)輸出圖像</p><p>　　(12). 設(shè)輸入源A1處, Power=1, 輸入源A2處, Power=0； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=1 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖26 輸入A1A2B1B2=1011時(shí)輸出圖像</p><p>　　(13). 設(shè)輸入源A1處, Power=1, 輸入源

70、A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=0, 輸入輸入源B2處, Power=0; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖27 輸入A1A2B1B2=1100時(shí)輸出圖像</p><p>　　(14). 設(shè)輸入源A1處, Power=1, 輸入源A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=0, 輸入輸入源B2處, Power=1; 記錄圖象及輸出

71、口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖28 輸入A1A2B1B2=1101時(shí)輸出圖像</p><p>　　(15). 設(shè)輸入源A1處, Power=1, 輸入源A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=0; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖29 輸入A1A2B1B2=1110時(shí)輸出圖像&

72、lt;/p><p>　　(16). 設(shè)輸入源A1處, Power=1, 輸入源A2處, Power=1； 輸入源B1處, Power=1, 輸入輸入源B2處, Power=1; 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖30 輸入A1A2B1B2=1111時(shí)輸出圖像</p><p>　?。ǘ┑诙?lèi)：<, ≥</p><p>

73、<b>　　1.一位比較器</b></p><p><b>　　真值表如下：</b></p><p>　　表3 第二類(lèi)一位比較器真值表</p><p>　　首先=B，所以經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)可以得到以下邏輯表達(dá)式：</p><p><b>　　Y=A+</b></p><

74、;p>　　結(jié)構(gòu)圖如下： 其中下面的結(jié)構(gòu)為異或門(mén)，B輸入與1的異或得到B的非；上面的結(jié)構(gòu)為或門(mén)，B</p><p><b>　　非與A的或得到Y(jié)。</b></p><p>　　圖31 第二類(lèi)一位比較器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　?。?）. 設(shè)輸入源A處, Power=0, 輸入源B處, Power=0, 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：<

75、;/p><p>　　圖32 輸入AB=00時(shí)輸出圖像</p><p>　　（2）. 設(shè)輸入源A處, Power=0 輸入源B處, Power=1 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖33 輸入AB=01時(shí)輸出圖像</p><p>　?。?）. 設(shè)輸入源A處, Power=1 輸入源B處, Power=0 記錄圖象及輸出口功率數(shù)

76、值如下圖：</p><p>　　圖34 輸入AB=10時(shí)輸出圖像</p><p>　?。?）. 設(shè)輸入源A處, Power=1, 輸入源B處, Power=1, 記錄圖象及輸出口功率數(shù)值如下圖：</p><p>　　圖35 輸入AB=11時(shí)輸出圖像</p><p>　　根據(jù)真值表可以看出，與真值表邏輯完全符合，所以第二類(lèi)1位比較器構(gòu)造成功。&

77、lt;/p><p><b>　　2.二位比較器</b></p><p>　　真值表如下：（注：A1A2與B1B2進(jìn)行比較，且當(dāng)大于等于時(shí)輸出為0）</p><p>　　表4 第二類(lèi)二位比較器真值表</p><p>　　化簡(jiǎn)后可以得到其邏輯表達(dá)式為：Y=B1+B2（+B1）</p><p>　　構(gòu)造出的

78、結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　圖36 第二類(lèi)二位比較器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　雖然此結(jié)構(gòu)基本搭建完成，但經(jīng)過(guò)很多次的參數(shù)嘗試，仍得不到很好的數(shù)據(jù)，由于存在相位延遲等問(wèn)題，致使無(wú)法得到輸出結(jié)果。</p><p>　?。ㄈ?第三類(lèi)：≤, ></p><p><b>　　1.一位比較器</b></p&g

79、t;<p>　　表5 第三類(lèi)一位比較器真值表</p><p>　　由真值表可得到： =A，所以Y=+B；由邏輯表達(dá)式可以看出，第三類(lèi)一位比較器與第二類(lèi)一位比較器很相似；我們只需將兩個(gè)輸入對(duì)換，即可得到結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖以及輸出結(jié)果與其一致，所以這里不做贅述。</p><p><b>　　2.兩位比較器：</b></p><p><

80、b>　　真值表如下：</b></p><p>　　表6 第三類(lèi)二位比較器真值表</p><p>　　化簡(jiǎn)之后得到邏輯表達(dá)式為：Y=A1+A2(A1+），由邏輯表達(dá)式可以看出，第三類(lèi)兩位比較器與第二類(lèi)兩位比較器很相似；只是需要將A1與B1輸入對(duì)換，同時(shí)將A2與B2輸入對(duì)換，即可得到結(jié)構(gòu)與輸出結(jié)果，這里不再贅述。</p><p><b>　　

81、（四）新型比較器</b></p><p>　　以上我通過(guò)基本邏輯門(mén)構(gòu)造出了三類(lèi)比較器，這些比較器時(shí)類(lèi)似于數(shù)字形式的比較器，對(duì)于固定的邏輯0或1做比較是可以的，但是不能很好的人為控制比較點(diǎn)。下面將通過(guò)嘗試構(gòu)造出新型的，類(lèi)似于模擬比較器的光比較器。</p><p>　　下圖為諧振曲線(xiàn)與設(shè)想的十字一位比較器的結(jié)構(gòu)：（Pout為參考光輸出功率，Pin為控制信號(hào)光輸入功率，Po為參考光輸

82、入功率，且參考光P0=1, 控制光Pin為可變參數(shù)。Monitor監(jiān)測(cè)記錄Pout的值）</p><p>　　圖37 諧振曲線(xiàn)與設(shè)想的十字一位比較器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　它的原理是通過(guò)設(shè)定中間藍(lán)色非線(xiàn)性介質(zhì)桿的參數(shù)，來(lái)設(shè)定一定幅度的閾值（根據(jù)需要設(shè)定）。當(dāng)控制信號(hào)小于該閾值時(shí)，非線(xiàn)性桿折射率的變化不明顯，橫向處于理想周期結(jié)構(gòu)狀態(tài)，垂直通道阻斷，參考光無(wú)法通過(guò)，輸出為邏輯0；當(dāng)控制信號(hào)

83、大于該閾值時(shí)，非線(xiàn)性折射率變化明顯，缺陷層介電常數(shù)變化，水平諧振腔失諧，變成諧振腔，發(fā)生諧振遂穿，垂直通道打開(kāi)，輸出為邏輯1。腔的參數(shù)和諧振曲線(xiàn)的鋒銳程度將影響閾值的值。</p><p>　　首先我們的目的：找突變點(diǎn)P1。通過(guò)設(shè)置中部缺陷介質(zhì)桿（藍(lán)色）直徑或非線(xiàn)性參數(shù)，使得入射光在P1處出現(xiàn)跳變點(diǎn)。所謂的跳變點(diǎn)為Pout突然變大的缺陷桿參數(shù)值。而諧振點(diǎn)為Pin與Pout值可以同時(shí)很大的缺陷桿參數(shù)值。</p&

84、gt;<p>　　以上結(jié)構(gòu)基本參數(shù)首先設(shè)置：線(xiàn)性高折射率的介質(zhì)柱（紅色圓柱）選為硅（Si）材料，低折射率介質(zhì)（周?chē)h(huán)境介質(zhì)）選為空氣，折射率分別為3.4和1（即Index difference為2.4），設(shè)晶格常數(shù)period為1，高折射率線(xiàn)性介質(zhì)柱的半徑Radius為0.18，可計(jì)算出工作波長(zhǎng)Free Space Wavelength為(1/0.336) *Period，即2.9762.中部藍(lán)色圓柱是克爾非線(xiàn)性介質(zhì)桿，參

85、數(shù)設(shè)置為：設(shè)頻率無(wú)窮大處的相對(duì)介電常數(shù)Epsilon at Infinity為3.15，二階歸一化非線(xiàn)性系數(shù)Chi2為0,三階歸一化非線(xiàn)性系數(shù)Chi3為0。黃色為微調(diào)介質(zhì)桿，半徑Radius2為0.18。設(shè)一個(gè)探測(cè)器Time Moniter在出口處（綠色），監(jiān)視輸出Power，并記錄下來(lái)。</p><p><b>　　調(diào)試過(guò)程如下：</b></p><p>　　1.首

86、先其他參數(shù)不變，設(shè)置一個(gè)變量bj，將中部藍(lán)色圓柱的半徑設(shè)置為變量bj，兩個(gè)輸入端功率均設(shè)置為1，用Scan Variable工具，bj在區(qū)域0.15-0.3掃描，間隔取0.001，記錄Pout值曲線(xiàn)如下：</p><p>　　圖38 掃描半徑輸出圖像</p><p>　　由上圖可知，當(dāng)半徑取值為0.25195時(shí)，出現(xiàn)諧振點(diǎn)。 </p><p>　　2.首先將中部藍(lán)色

87、圓柱的半徑值設(shè)置為第一步得到的值，即0.25195，其他參數(shù)不變。定義變量bc，將Free Space Wavelength改為(1/bc) *Period，其他參數(shù)不變，用Scan Variable工具，bc在區(qū)域0.32-0.35掃描，間隔取0.002，記錄Pout值曲線(xiàn)如下：</p><p>　　圖39 掃描波長(zhǎng)輸出圖像</p><p>　　由于上圖為粗掃，所以再將bc在區(qū)域0.33

88、4-0.338進(jìn)行細(xì)掃，間隔取0.0005，Pout值曲線(xiàn)如下：</p><p>　　圖40 細(xì)掃波長(zhǎng)后輸出結(jié)果</p><p>　　由結(jié)果可以得到，在bc取0.336的時(shí)候，存在諧振點(diǎn)。</p><p>　　3.將Free Space Wavelength改為(1/0.336) *Period，即第二部得到的結(jié)果，設(shè)置變量eps，將中部圓柱頻率無(wú)窮大處的相對(duì)介電常

89、數(shù)Epsilon at Infinity設(shè)置為eps變量，其他參數(shù)與第二部相同，用Scan Variable工具，eps在區(qū)域2-5掃描，間隔取0.1進(jìn)行粗掃，記錄Pout值曲線(xiàn)如下：</p><p>　　圖41 掃描eps后輸出圖像</p><p>　　再將eps在區(qū)域2.9-3.4進(jìn)行細(xì)掃描，間隔取0.001，Pout值曲線(xiàn)如下：</p><p>　　圖42 細(xì)

90、掃eps后輸出圖像</p><p>　　4.經(jīng)過(guò)很多組數(shù)據(jù)的嘗試（主要變化中部圓柱頻率無(wú)窮大處的相對(duì)介電常數(shù)Epsilon at Infinity和chi3），得到以下數(shù)據(jù)：</p><p>　　A．當(dāng)Epsilon at Infinity=3.11 chi3=0.0011</p><p>　　圖43當(dāng)Epsilon at Infinity=3.11 c h

91、i3=0.0011時(shí)輸出圖像</p><p>　　B．當(dāng)Epsilon at Infinity=3.11 chi3=0.0013</p><p>　　圖44 當(dāng)Epsilon at Infinity=3.11 c hi3=0.0013時(shí)輸出圖像</p><p>　　C．當(dāng)Epsilon at Infinity=3.195 chi3=0.001</p&

92、gt;<p>　　圖45當(dāng)Epsilon at Infinity=3.195 c hi3=0.001時(shí)輸出圖像</p><p>　　可以得到以下結(jié)論：固定Epsilon at Infinity而增加chi3的數(shù)值時(shí)，最高點(diǎn)會(huì)向左平移，同時(shí)輸出功率有所下降；而固定chi3，增大Epsilon at Infinity時(shí)，輸出圖像的跳變點(diǎn)會(huì)向左平移，同時(shí)輸出功率值會(huì)下降。</p><

93、p>　　雖然輸出圖像已經(jīng)出現(xiàn)了預(yù)期的效果，但是明顯看出存在著一些問(wèn)題，例如：輸出功率不夠高，對(duì)比度不夠好，以及跳變點(diǎn)不夠明顯等問(wèn)題。</p><p><b>　　六、結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)了半年的辛勤努力，終于對(duì)于本課題有了一定得結(jié)果，在研究的過(guò)程當(dāng)中有過(guò)無(wú)數(shù)次的失敗，但我們沒(méi)有放棄，而是在老師的細(xì)心教導(dǎo)下不斷的嘗試，下面將總結(jié)下獲得的結(jié)果：&

94、lt;/p><p>　　第一類(lèi)比較器一位和二位結(jié)構(gòu)構(gòu)建成功，并且邏輯輸出值與預(yù)期效果一致。</p><p>　　第二類(lèi)比較器一位和二位結(jié)構(gòu)構(gòu)建成功，并且一位輸出結(jié)邏輯值與預(yù)期一致，但是二位比較器沒(méi)有做出理想的輸出結(jié)果。（主要是因?yàn)橄辔谎舆t以及光損耗導(dǎo)致）</p><p>　　第三類(lèi)結(jié)果與第二類(lèi)一致</p><p>　　新型比較器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造成功，&

95、lt;/p><p>　　通過(guò)對(duì)本課題的研究，使我深入了解了光子晶體的概念、結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用，學(xué)會(huì)了使用光子晶體搭建光學(xué)邏輯門(mén)，以及使用光學(xué)邏輯門(mén)組建更為復(fù)雜的光學(xué)器件。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅使我學(xué)習(xí)了光子晶體的相關(guān)者知識(shí)，更重要鍛煉了我的分析和研究的能力，讓我學(xué)會(huì)怎樣從一個(gè)陌生的課題，慢慢深入，以達(dá)到研究的目的，這將是我受益一生的財(cái)富。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>&

96、lt;/p><p>　　【1】王亞平等. 用于幀頭識(shí)別的全光比較器的最新研究進(jìn)展. 半導(dǎo)體光電，2008，29（5） </p><p>　　【2】曾玉，張洪濤. 光子晶體及其研究.江西藍(lán)天學(xué)院學(xué)報(bào)，2008 10，增</p><p>　　【3】許桂雯，歐陽(yáng)征標(biāo).三種缺陷態(tài)光子晶體的比較研究.深圳大學(xué)學(xué)報(bào)理工版，2004，21（4）</p><p>

97、;　　【4】 歐陽(yáng)征標(biāo)，李景鎮(zhèn). 光子晶體的研究進(jìn)展. 激光雜志 ，2000，21（2）</p><p>　　【5】 歐陽(yáng)征標(biāo)，劉海山 等 光子晶體超窄帶濾波器. 光子學(xué)報(bào)，2002，31（3） </p><p>　　【6】葉妹，韓曙. 開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)字比較器設(shè)計(jì)研究. 電子學(xué)報(bào)， 19985，5</p><p>　　【7】祁建霞. 光子晶體及其應(yīng)用. 西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，

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99、　【11】光子晶體詞條 http://baike.baidu.com/view/98845.htm </p><p>　　【12】光子晶體詞條 http://iask.sina.com.cn/b/7509150.html?from=related</p><p>　　【13】阿不都熱蘇力.新型的光子晶體材料.http://www.dzsc.com/data/html/2007-4-30/

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104、t;　　感謝我的導(dǎo)師歐陽(yáng)征標(biāo)教授和許桂雯老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。本設(shè)計(jì)在兩位老師悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著兩位老師的心血和汗水，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向兩位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。     

105、  不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向深圳大學(xué)，電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。</p><p>　　Design of Optical Comparators</p><p>　　【

106、Abstract】</p><p>　　Photonic Crystals have some unique ability of control ,for example, Local, reflection, transmission, sub-beam, coupling, modulation, slow light and so on .so it is important material of p

107、hotoelectron. And comparator as the basic logic unit,which application of a wide range of industry standard components,so can be successfully developed optical comparator for the electronics industry has a remarkable sig

108、nificance. This paper described the principle of photonic crystals、structure a variety of o</p><p>　　【Key words】</p><p>　　Photonic crystal; comparators; defects; truth table; logical expression