基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法

1.本发明属于集成光学、光计算和微波光子学的交叉学科领域，具体是指一种利用过渡金属硫化物等镀层材料的光致自由载流子调节芯片集成波导折射率，实现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算的全光逻辑门系统。

背景技术：

2.全光计算系统主要通过光学效应实现各种复杂计算功能，在特定问题求解方面可能具备比传统计算机更高的计算性能。目前全光计算系统主要基于自由空间光路或全光纤光路，面临体积大、功耗高、稳定性差、故障率高等问题。更重要的是，随着全光计算系统规模的指数提升，现有自由空间光路和全光纤光路松耦合继承方式严重滞后了大规模全光计算系统实用化升级。另一方面，芯片集成光路具有体积小、功耗低、功能丰富、性能稳定、可板卡集成、可批量制备等优点，且与传统芯片集成电路工艺高度兼容，能够在单一芯片上混合集成功能光路和逻辑电路，有望成为未来全光计算系统的首选技术方案。
3.全光逻辑门是全光计算的核心，其主要功能是实现光学比特的逻辑运算。全光逻辑门的尺寸越小、功耗越低、结构越简单，可构建的全光计算系统规模越大。然而，现阶段全光逻辑门主要通过光学干涉和光开关实现，各逻辑功能所用门光路结构差异较大，难以统一集成且始终需要高速电学信号的控制。

技术实现要素：

4.针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何实现在单一芯片集成微环腔、载波直波导、入射直波导等光学器件，并将过渡金属硫化物等镀层材料覆盖于波导上方，携带入射比特的两路光场从入射直波导输入，用于生成出射比特的参考光场从载波直波导输入；在外接电极上施加偏置电压、改变镀层材料自由载流子浓度、调节微环腔本征谐振波长，入射光场输入入射直波导、改变镀层材料自由载流子浓度、调节微环腔谐振波长；在外界电压和入射光场的双重作用下，参考光场携带出射比特从不同端口输出，实现芯片集成全光逻辑门功能。
5.针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，利用单一器件结构和简单的电学控制实现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算功能的自由切换。具体的，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至微环腔等波导结构上方；通过偏置电压控制镀层自由载流子浓度调谐微环腔谐振本征波长，携带输入比特的两路光场改变镀层自由载流子浓度引起微环腔谐振波长偏移；参考光场和微环腔的谐振条件发生改变，从直通(all-pass)端口和上传下载(add-drop)端口输出光场将具备与入射光场相关的特性；通过调节谐振本征波长、选取输出端口，即可实现多种逻辑运算。
6.为了达到上述效果，本发明提供的基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，在单一芯片上制备双载波直波导微环腔，微环腔附近制备两根入射直波导，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至所有波导表面并制备外接电极，将携带入射比特的两路光场输入
入射直波导并引起镀层自由载流子浓度变化并调节微环腔谐振波长，通过在外界电极施加偏置电压改变镀层自由载流子浓度并调节微环腔本征谐振波长，改变输入光场和输出光场的真值表实现全光逻辑门功能切换。
7.优选的，上述方法入射载波直波导的参考光场将在在谐和失谐两种状态切换并从不同端口输出，实现全光逻辑运算。
8.优选的，上述方法具体包括以下步骤：
9.s1、通过芯片集成光路标准工艺制备微环腔、载波直波导、入射直波导光学结构，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至左右波导表面并制备外接电极；
10.s2、携带入射比特的两路光场输入入射直波导、引起镀层自由载流子浓度变化并调谐微环腔谐振波长，参考光场输入载波直波导，在谐条件下从一输出端口输出，失谐条件下从另一输出端口输出；
11.s3、通过外接电极对镀层施加不同的偏置电压，调节微环腔本征谐振频率实现参考光场的在谐或失谐状态，在微环腔谐振频率的电控调谐和光控调谐双重作用下，参考光场从不同端口输出，实现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算功能的自由切换。
12.优选的，上述方法通过两路入射直波导内传输光场对镀层材料的光致自由载流子和外接电极对镀层材料的电致自由载流子改变微环腔谐振波长，使载波直波导输入的参考光场按需从不同端口输出。
13.优选的，上述方法通过调节谐振本征波长、选取输出端口，实现多种逻辑运算。
14.优选的，上述方法全光逻辑运算中两路光场携带逻辑比特输入逻辑门，光场强度的高/低分别对应逻辑比特的1/0；各种逻辑运算中输入光场和输出光场的中心频率一致。
15.优选的，上述方法镀层通过生长工艺控制参数、通过标准工艺无损转移至芯片集成波导表面并实现紧密贴合，以晶体结构和层状厚度为自由度精确调控电光参数。
16.本发明提供一种基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的系统，包括集成微环腔、载波直波导、入射直波导及其他光学器件的单一芯片，单一芯片上制备双载波直波导微环腔，微环腔附近制备两根入射直波导，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至所有波导表面并制备外接电极，将携带入射比特的两路光场输入入射直波导并引起镀层自由载流子浓度变化并调节微环腔谐振波长，通过在外界电极施加偏置电压改变镀层自由载流子浓度并调节微环腔本征谐振波长，改变输入光场和输出光场的真值表实现全光逻辑门功能切换。
17.优选的，上述系统利用单一器件结构和电学控制实现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算功能的自由切换，通过两路入射直波导内传输光场对镀层材料的光致自由载流子和外接电极对镀层材料的电致自由载流子改变微环腔谐振波长，使载波直波导输入的参考光场按需从不同端口输出；通过调节谐振本征波长、选取输出端口，即可实现多种逻辑运算。
18.与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
19.首先，本发明为芯片集成全光计算系统提供了一种高度兼容于现有制备工艺的器件设计方案，能够通过微环腔、直波导、镀层材料、外接电极等简单结构实现多种逻辑运算，极大地提升了全光逻辑门的通用性和普适性；
20.其次，本发明所述全光逻辑门可以在多种逻辑运算之间灵活切换，外接电极的主要作用为维持微环腔谐振波长稳定、调谐微环腔本征谐振波长，毋须高速电学信号控制；
21.此外，本发明所述方法还能为全光信号互操作提供一种可行手段，即以镀层材料为媒介、通过控制镀层材料的自由载流子浓度、在不发生光场耦合的前提下、实现两路光场的互相作用。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1示出了本发明基于镀层结构的芯片集成全光逻辑门结构示意图；
24.图2示出了本发明基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门方法示意图。
具体实施方式
25.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
26.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
27.本发明提供了一种基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法的实施例，包括：
28.s101、通过芯片集成光路标准工艺制备微环腔、载波直波导、入射直波导等光学结构，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至左右波导表面并制备外接电极；
29.s102、携带入射比特的两路光场输入入射直波导、引起镀层自由载流子浓度变化并调谐微环腔谐振波长，参考光场输入载波直波导，在谐条件下从上传下载add-drop端口输出，失谐条件下从直通all-pass端口输出；
30.s103、通过外接电极对镀层施加不同的偏置电压，调节微环腔本征谐振频率实现参考光场的在谐或失谐状态，在微环腔谐振频率的电控调谐和光控调谐双重作用下，参考光场从不同端口输出，实现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算功能的自由切换。
31.如图1所示，本实施例展示了基于镀层结构的芯片集成全光逻辑门的结构实施例：入射光场从右侧的i1和i2两个端口经光栅耦合器输入，参考光场从左下角的端口经光栅耦合器输入，入射光场和参考光场经过强度调制、重复频率和到达时间一致，i1和i2输入的入射光场携带有待计算的逻辑比特序列，参考光场携带全1逻辑比特序列；当参考光场波长与微环谐振波长一致(在谐条件)时，参考光场经微环耦合从add-drop端口(o1)输出、当参考
光场波长与微环谐振波长不同(失谐条件)时，参考光场从all-pass端口(o2)输出；入射光场将在镀层材料内产生光致自由载流子并改变微环腔谐振波长，单路入射光场对微环腔谐振波长的调谐值为a，双路入射光场对微环腔谐振波长的调谐值为2a；撤除光场后微环腔谐振波长回复时间远小于参考光场和入射光场的脉冲周期，则各逻辑门工作原理如下：
32.(1)非运算：通过外接电极施加偏置电压，微环腔本征谐振波长与参考光波长之间的电控偏置调谐值为-a，以i1为输入端、o2为输出端。i1＝1时，参考光场满足在谐条件并从o1输出，此时o2＝0；i2＝0时，参考光场满足失谐条件并从o2输出，此时o2＝1；
33.(2)与运算：通过外接电极施加偏置电压，微环腔本征谐振波长与参考光波长之间的电控偏置调谐值为-2a，以i1、i2为输入端，o1为输出端。i1＝1、i2＝1时，参考光场满足在谐条件并从o1输出，此时o1＝1；其它情况，参考光场满足失谐条件并从o2输出，此时o1＝0。
34.(3)与非运算：通过外接电极施加偏置电压，微环腔本征谐振波长与参考光波长之间的电控偏置调谐值为-2a，以i1、i2为输入端，o2为输出端。i1＝1、i2＝1时，参考光场满足在谐条件并从o1输出，此时o2＝1；其它情况，参考光场满足失谐条件并从o2输出，此时o2＝0。
35.(4)或运算：通过外接电极施加偏置电压，微环腔本征谐振波长与参考光波长之间的电控偏置调谐值为0，以i1、i2为输入端，o2为输出端。i1＝0、i2＝0时，参考光场满足在谐条件并从o1输出，此时o2＝0；其它情况，参考光场满足失谐条件并从o2输出，此时o2＝1。
36.(5)或非运算：通过外接电极施加偏置电压，微环腔本征谐振波长与参考光波长之间的电控偏置调谐值为0，以i1、i2为输入端，o1为输出端。i1＝0、i2＝0时，参考光场满足在谐条件并从o1输出，此时o1＝1；其它情况，参考光场满足失谐条件并从o2输出，此时o1＝0。
37.(6)异或运算：通过外接电极施加偏置电压，微环腔本征谐振波长与参考光波长之间的电控偏置调谐值为-a，以i1、i2为输入端，o1为输出端。i1＝i2时，参考光场满足失谐条件(a或-a)并从o2输出，此时o1＝0，其它情况，参考光场满足在谐条件并从o1输出，此时o1＝1。
38.(7)同或运算：通过外接电极施加偏置电压，微环腔本征谐振波长与参考光波长之间的电控偏置调谐值为-a，以i1、i2为输入端，o2为输出端。i1＝i2时，参考光场满足失谐条件(a或-a)并从o2输出，此时o2＝1，其它情况，参考光场满足在谐条件并从o1输出，此时o2＝0。
39.如图2所示，本实施例还提供一种基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，包括：
40.s201、器件制备，在单一芯片上制备双载波直波导微环腔，微环腔附近制备两根入射直波导，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至所有波导表面并制备外接电极；
41.s202、全光逻辑门功能实现，将携带入射比特的两路光场输入入射直波导并引起镀层自由载流子浓度变化并调节微环腔谐振波长，此时入射载波直波导的参考光场将在“在谐”和“失谐”两种状态切换并从不同端口输出，亦即实现全光逻辑运算；
42.s203、全光逻辑门功能切换，通过在外界电极施加偏置电压改变镀层自由载流子浓度并调节微环腔本征谐振波长，改变输入光场和输出光场的真值表实现全光逻辑门功能切换。
43.在一些实施例中，步骤二通过改变自由载流子浓度调节芯片集成波导折射率并实
现对传输光场的电光相位调制，此时传输光场的相位分布将复刻调制电学信号分布。
44.在一些实施例中，芯片集成波导通过芯片集成光路标准工艺制备、具备一定的结构设计自由度、高效无损地传输光场、在自由载流子作用下产生折射率变化，芯片集成波导所用材料平台包括但不限于绝缘体上硅、载氢非晶硅、氮化硅、碳化硅、硫系玻璃、高折射率石英、三五族铝镓砷、三五族磷化铟等，既可采用单一材料集成方法，也可采用多材料混合集成方法。
45.在一些实施例中，镀层通过生长工艺控制参数、通过标准工艺无损转移至芯片集成波导表面并实现紧密贴合、以晶体结构和层状厚度为自由度精确调控电光参数；电压敏感二维层状材料镀层能够作为衬底稳定生长电极、在外界电压作用下产生自由载流子浓度变化等物理响应，环境变量敏感二维层状材料镀层在环境变量作用下产生物理响应，物理响应引起光学折射率变化，镀层材料包括但不限于石墨烯、二硫化钼、硫化钨、钙钛矿等，不限定具体结构参数和制备工艺。
46.在一些实施例中，全光逻辑运算中两路光场携带逻辑比特输入逻辑门，光场强度的高/低分别对应逻辑比特的1/0；各种逻辑运算中输入光场和输出光场的中心频率一致，强度大小以能否区别逻辑比特为准不做硬性统一要求。
47.在一些具体实施例中，光开关载体包括但不限于微环腔、微碟腔、法珀腔、光子晶体微腔等，镀层调谐参数包括但不限于自由载流子浓度、电导率、折射率等，不限定全光逻辑运算工作频率、光场耦合方式、电路控制方式、光子器件与电子器件具体参数，不限定全光逻辑门的组合方式、具体功能和应用场景。
48.与现有技术相比，本发明具有以下优势：
49.首先，本发明为芯片集成全光计算系统提供了一种高度兼容于现有制备工艺的器件设计方案，能够通过微环腔、直波导、镀层材料、外接电极等简单结构实现多种逻辑运算，极大地提升了全光逻辑门的通用性和普适性；
50.其次，本发明所述全光逻辑门可以在多种逻辑运算之间灵活切换，外接电极的主要作用为维持微环腔谐振波长稳定、调谐微环腔本征谐振波长，毋须高速电学信号控制。
51.此外，本发明所述方法还能为全光信号互操作提供一种可行手段，即以镀层材料为媒介、通过控制镀层材料的自由载流子浓度、在不发生光场耦合的前提下、实现两路光场的互相作用。
52.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本技术时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
53.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
54.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
55.本技术可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
56.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
57.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
58.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
59.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
60.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
61.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
62.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
63.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同
替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：

1.一种基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，在单一芯片上制备双载波直波导微环腔，微环腔附近制备两根入射直波导，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至所有波导表面并制备外接电极，将携带入射比特的两路光场输入入射直波导并引起镀层自由载流子浓度变化并调节微环腔谐振波长，通过在外界电极施加偏置电压改变镀层自由载流子浓度并调节微环腔本征谐振波长，改变输入光场和输出光场的真值表实现全光逻辑门功能切换。2.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，其特征在于，所述方法入射载波直波导的参考光场将在在谐和失谐两种状态切换并从不同端口输出，实现全光逻辑运算。3.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：s1、通过芯片集成光路标准工艺制备微环腔、载波直波导、入射直波导光学结构，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至左右波导表面并制备外接电极；s2、携带入射比特的两路光场输入入射直波导、引起镀层自由载流子浓度变化并调谐微环腔谐振波长，参考光场输入载波直波导，在谐条件下从一输出端口输出，失谐条件下从另一输出端口输出；s3、通过外接电极对镀层施加不同的偏置电压，调节微环腔本征谐振频率实现参考光场的在谐或失谐状态，在微环腔谐振频率的电控调谐和光控调谐双重作用下，参考光场从不同端口输出，实现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算功能的自由切换。4.根据权利要求1-3之一所述的基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，其特征在于，所述方法通过两路入射直波导内传输光场对镀层材料的光致自由载流子和外接电极对镀层材料的电致自由载流子改变微环腔谐振波长，使载波直波导输入的参考光场按需从不同端口输出。5.根据权利要求1或4所述的基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，其特征在于，所述方法通过调节谐振本征波长、选取输出端口，实现多种逻辑运算。6.根据权利要求1-5之一所述的基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，其特征在于，所述方法全光逻辑运算中两路光场携带逻辑比特输入逻辑门，光场强度的高/低分别对应逻辑比特的1/0；各种逻辑运算中输入光场和输出光场的中心频率一致。7.根据权利要求1-5之一所述的基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的方法，其特征在于，所述方法镀层通过生长工艺控制参数、通过标准工艺无损转移至芯片集成波导表面并实现紧密贴合，以晶体结构和层状厚度为自由度精确调控电光参数。8.一种如权利要求1-7之一所述基于镀层结构的芯片实现集成全光逻辑门的系统，包括集成微环腔、载波直波导、入射直波导及其他光学器件的单一芯片，单一芯片上制备双载波直波导微环腔，微环腔附近制备两根入射直波导，将过渡金属硫化物等镀层材料转移至所有波导表面并制备外接电极，将携带入射比特的两路光场输入入射直波导并引起镀层自由载流子浓度变化并调节微环腔谐振波长，通过在外界电极施加偏置电压改变镀层自由载流子浓度并调节微环腔本征谐振波长，改变输入光场和输出光场的真值表实现全光逻辑门功能切换。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统利用单一器件结构和电学控制实
现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算功能的自由切换，通过两路入射直波导内传输光场对镀层材料的光致自由载流子和外接电极对镀层材料的电致自由载流子改变微环腔谐振波长，使载波直波导输入的参考光场按需从不同端口输出；通过调节谐振本征波长、选取输出端口，即可实现多种逻辑运算。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法。

技术总结

本发明利用单一器件结构和简单的电学控制实现与、或、非、与非、或非、异或、同或共七种运算功能的自由切换。将过渡金属硫化物等镀层材料转移至微环腔等波导结构上方；通过偏置电压控制镀层自由载流子浓度调谐微环腔谐振本征波长，携带输入比特的两路光场改变镀层自由载流子浓度引起微环腔谐振波长偏移；从直通端口和上传下载端口输出光场将具备与入射光场相关的特性；通过调节谐振本征波长、选取输出端口，实现多种逻辑运算。本发明能利用单一结构实现多种全光逻辑运算，毋须高速电学信号控制且高度兼容于现有制备工艺，作为一种通用全光逻辑门器件，为构建芯片集成超大规模全光计算系统奠定坚实基础。算系统奠定坚实基础。算系统奠定坚实基础。