(57)【要約】【課題】フォトニック結晶論理デバイスのための方法、システム、および装置を提供する。【解決手段】フォトニック結晶論理デバイスのためのシステム、方法、および装置が開示されている。１つまたは複数の例では、開示された光論理デバイスのための方法は、少なくとも１つの供給源によって、少なくとも１つの信号を放射するステップを含む。この方法は、少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知すると、少なくとも１つのフォトニック結晶から少なくとも１つの信号を反射するステップをさらに含む。また、この方法は、少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知しない場合に、少なくとも１つのフォトニック結晶からの少なくとも１つの信号を反射しないステップを含む。さらに、この方法は、少なくとも１つの検出器によって、少なくとも１つの信号を検出するか、または検出しないステップを含む。【選択図】図１
2017219831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光論理デバイス（１００）のための方法であって、
少なくとも１つの供給源（１２０）によって、少なくとも１つの信号を放射するステップと、
少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が閾値強度の物理現象を感知すると、前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）から前記少なくとも１つの信号を反射するステップと、
前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が前記閾値強度の前記物理現象を感知しない場合、前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）からの前記少なくとも１つの信号を反射しないステップと、
少なくとも１つの検出器（１４０）によって、前記少なくとも１つの信号を検出するか、または検出しないステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記方法が、
前記少なくとも１つの検出器（１４０）によって、前記少なくとも１つの信号が検出されたまたは検出されなかったことを示す少なくとも１つの応答を出力するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、
少なくとも１つのインバータ（４７０）によって、前記少なくとも１つの応答を反転させるステップ
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの検出器（１４０）が、光検出器またはレーザー検出器のうちの少なくとも１つである、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの信号が電磁信号であり、前記少なくとも１つの供給源（１２０）が、光源またはレーザー光源のうちの少なくとも１つであり、前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が、１次元、２次元、または３次元のうちの少なくとも１つである、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記物理現象が、圧力、温度、電圧、または振動のうちの１つである、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、
前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）の少なくとも１つを使用不能にするステップ
をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの信号を放射する少なくとも１つの供給源（１２０）であって、
少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が閾値強度の物理現象を感知すると、前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）から前記少なくとも１つの信号が反射され、
前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が前記閾値強度の前記物理現象を感知しない場合、前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）から前記少なくとも１つの信号が反射されない、
供給源（１２０）と、
前記少なくとも１つの信号を検出するか、または検出しない少なくとも１つの検出器（１４０）と
を備える、光論理デバイス（１００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの検出器（１４０）が、前記少なくとも１つの信号が検出されたまたは検出されなかったことを示す少なくとも１つの応答を提供する、請求項８に記載のデバイス（１００）。
【請求項１０】
前記デバイス（１００）が、
前記少なくとも１つの応答を反転させる少なくとも１つのインバータ（４７０）
をさらに備える、請求項９に記載のデバイス（１００）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの検出器（１４０）が、光検出器またはレーザー検出器のうちの少なくとも１つである、請求項８から１０のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの信号が電磁信号である、請求項８から１１のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの供給源（１２０）が、光源またはレーザー光源のうちの少なくとも１つである、請求項８から１２のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１４】
前記物理現象が、圧力、温度、電圧、または振動のうちの１つである、請求項８から１３のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの供給源（１２０）、前記少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）、および前記少なくとも１つの検出器（１４０）が、少なくとも１つの集積回路（ＩＣ）チップ内に収容されている、請求項８から１４のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フォトニック結晶に関する。特に、本発明は、フォトニック結晶論理デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
高帯域幅の需要は、電子デバイスの速度限界に達するために増加している。既存の光信号処理システムは、ロジックを提供するデジタルゲートを利用する。デジタルゲートは複雑で、煩雑な電気／光変換を必要とするため、時間遅延が生じ、信号が減衰する。既存の解決策では、減衰された信号を増幅するために半導体光増幅器（ＳＯＡ）も使用されている。ＳＯＡは、多重光信号伝送のための同時変調および増幅のための良好な構成要素である。しかし、カスケード型ＳＯＡの利用は、異なるチャネルの相互変調による歪みを増加させる。ＳＯＡは、信号を歪める可能性がある高速過渡現象の時間に伴い、ノイズが高く、利得が低く、偏波依存性が低く、非線形性が高い。この非線形性は、光通信用途にとって最も重要な問題を提示する。このように、改善された光論理デバイス設計が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、フォトニック結晶論理デバイスのための方法、システム、および装置に関する。１つまたは複数の例では、光論理デバイスのための方法は、少なくとも１つの供給源によって、少なくとも１つの信号を放射するステップを含む。この方法は、少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知すると、少なくとも１つのフォトニック結晶から少なくとも１つの信号を反射するステップをさらに含む。また、この方法は、少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知しない場合に、少なくとも１つのフォトニック結晶からの少なくとも１つの信号を反射しないステップを含む。さらに、この方法は、少なくとも１つの検出器によって、少なくとも１つの信号を検出するか、または検出しないステップを含む。
【０００４】
１つまたは複数の例では、この方法は、少なくとも１つの検出器によって、少なくとも１つの信号が検出されたまたは検出されなかったことを示す少なくとも１つの応答を出力するステップをさらに含む。少なくとも１つの例では、この方法は、少なくとも１つのインバータによって、少なくとも１つの応答を反転させるステップをさらに含む。
【０００５】
少なくとも１つの例において、少なくとも１つの検出器は、光検出器および／またはレーザー検出器である。いくつかの例では、少なくとも１つの信号は電磁信号である。１つまたは複数の例では、少なくとも１つの供給源は、光源および／またはレーザー光源である。少なくとも１つの例では、少なくとも１つのフォトニック結晶は、１次元（１Ｄ）、２次元（２Ｄ）、および／または３次元（３Ｄ）である。いくつかの例では、物理現象は、圧力、温度、電圧、または振動である。
【０００６】
１つまたは複数の例では、この方法は、少なくとも１つのフォトニック結晶を使用不能にするステップをさらに含む。いくつかの例では、少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのフォトニック結晶、および少なくとも１つの検出器が、少なくとも１つの集積回路（ＩＣ）チップ内に一緒に収容される。
【０００７】
少なくとも１つの例では、光論理デバイスは、少なくとも１つの信号を放射する少なくとも１つの供給源を含む。１つまたは複数の例では、少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知すると、少なくとも１つのフォトニック結晶から少なくとも１つの信号が反射される。いくつかの例では、少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知しない場合、少なくとも１つのフォトニック結晶から少なくとも１つの信号が反射されない。デバイスは、少なくとも１つの信号を検出するか、検出しない少なくとも１つの検出器をさらに備える。
【０００８】
１つまたは複数の例では、少なくとも１つの検出器は、少なくとも１つの信号が検出されたまたは検出されなかったことを示す少なくとも１つの応答をさらに出力する。少なくとも１つの例では、デバイスは、少なくとも１つの応答を反転させる少なくとも１つのインバータをさらに備える。いくつかの例では、少なくとも１つのフォトニック結晶が使用不能にされる。
【０００９】
特徴、機能、および利点を、本開示のさまざまな例において独立して実現することができ、またはさらに他の例で組み合わせてもよい。
【００１０】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面に関してよりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の少なくとも１つの例による、開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）を示す図である。
【図２】本開示の少なくとも１つの例による、フォトニック結晶の各々が異なる物理現象を感知する場合の開示されたフォトニック結晶論理デバイスを示す図である。
【図３Ａ】本開示の少なくとも１つの例による、ＡＮＤゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイスを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＡＮＤゲートロジックを含む表である。
【図３Ｃ】従来のＡＮＤゲートの図である。
【図４Ａ】本開示の少なくとも１つの例による、ＮＡＮＤゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイスを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＮＡＮＤゲートロジックを含む表である。
【図４Ｃ】従来のＮＡＮＤゲートの図である。
【図５Ａ】本開示の少なくとも１つの例による、ＯＲゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイスを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＯＲゲートロジックを含む表である。
【図５Ｃ】従来のＯＲゲートの図である。
【図６Ａ】本開示の少なくとも１つの例による、ＮＯＲゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイスを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＮＯＲゲートロジックを含む表である。
【図６Ｃ】従来のＮＯＲゲートの図である。
【図７】本開示の少なくとも１つの例による、フォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）のための開示された方法のフローチャートを示す図である。
【図８Ａ】本開示の少なくとも１つの例による、開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）によって使用され得るフォトニック結晶リフレクタ部材を示す図である。
【図８Ｂ】本開示の少なくとも１つの例による、図８Ａのフォトニック結晶リフレクタ部材の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で開示される方法および装置は、フォトニック結晶論理デバイスのための動作システムを提供する。本開示のシステムは、低消費電力で高帯域幅を提供するフォトニック結晶ミラーを含む非線形媒体で構成された全光ゲートを提供する。特に、フォトニック結晶ミラーは、物理現象（例えば、圧力、温度、電圧、または振動）の閾値強度を感知すると活性化され（すなわち、信号を反射する）、フォトニック結晶ミラーが物理現象の閾値強度を感知しない場合には、活性化されない（すなわち、信号を反射しない）ことにより、ロジックを生成することができる。
【００１３】
前述のように、高帯域幅の需要は、電子デバイスの速度限界に達するために増加している。高ビットレートで動作する全光論理ゲートによる全光信号処理は、この帯域幅の必要性に対処することができる。全光学系を作るためには、すべての構成要素が光学素子であることが必要である。本開示のシステムは、全光学機能を達成するための重要な要素である全光ゲートを使用することによってこれを可能にする。
【００１４】
本開示のシステムは、光通信用途にとって重要な電力効率および信頼性を改善することにより、より良好な性能を促進するために、全光ゲートのためのウェハスケール統合を採用することができる。フォトニック結晶を使用することにより、全光ゲートのパッケージングとアセンブリがより簡単でより堅牢になり、これは、要求の厳しい航空宇宙環境にとって理想的な特性である。
【００１５】
本開示は、システムオンチップの実装を利用して、より良好な効率、より高い信頼性、および堅牢さで性能を改善する、コンパクトで費用効果の高い方法を提供する。単一のチップ設計は、航空宇宙環境に要求される最小限の光学インタフェースを有することに留意すべきである。この技術を、宇宙用途で使用され得るデジタルビームフォーミングの革新的な進歩に利用することができます。
【００１６】
以下の説明では、システムのより完全な説明を提供するために多くの詳細が述べられる。しかしながら、当業者には明らかなように、開示されたシステムは、これらの特定の詳細なしに実施されてもよい。他の例では、システムを不必要に不明瞭にしないように、周知の特徴は詳細には説明されていない。
【００１７】
本開示の例を、本明細書では、機能的構成要素および／または論理的構成要素、ならびにさまざまな処理ステップに関して説明することができる。そのような構成要素は、指定された機能を実行するように構成された任意の数のハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェア構成要素によって実現されてもよいことを理解されたい。例えば、本開示の一例は、１つまたは複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、または他の制御デバイスの制御下でさまざまな機能を実行することができる、さまざまな集積回路構成要素（例えば、メモリ要素、デジタル信号処理要素、論理要素、ルックアップ表など）を使用することができる。さらに、当業者であれば、本開示の例が他の構成要素と共に実施されてもよく、本明細書に記載のシステムは本開示の単なる一例であることを理解されよう。
【００１８】
簡潔にするために、光信号処理システムに関連する従来の技術および構成要素、ならびにシステム（およびシステムの個々の動作構成要素）の他の機能的側面は、本明細書では詳細に説明されなくてもよい。さらに、本明細書に含まれるさまざまな図に示される接続線は、さまざまな要素間の例示的な機能的関係および／または物理的結合を表すことが意図されている。本開示の例では、多くの代替的または追加の機能的関係または物理的接続が存在し得ることに留意されたい。
【００１９】
図１は、本開示の少なくとも１つの例による、開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）１００を示す図である。この図では、光論理デバイス１００は、供給源１２０と、４つのフォトニック結晶１３０と、検出器１４０とを備えるように示されている。
【００２０】
１つまたは複数の例では、供給源１２０は、光源またはレーザー光源であってもよい。いくつかの例では、光論理デバイス１００は、図１に示すように、複数の供給源１２０を使用してもよい。少なくとも１つの例では、フォトニック結晶１３０は、１次元（１Ｄ）フォトニック結晶、２次元（２Ｄ）フォトニック結晶、または３次元（３Ｄ）フォトニック結晶であってもよい。いくつかの例では、図１に示されるように、光論理デバイス１００は、４つより多くのまたは４つより少ないフォトニック結晶１３０を使用してもよい。１つまたは複数の例では、検出器１４０は、光検出器またはレーザー検出器であってもよい。いくつかの例では、光論理デバイス１００は、図１に示すように、複数の検出器１４０を使用してもよい。
【００２１】
光論理デバイス１００の動作中、供給源１２０は、少なくとも１つの信号１５０をフォトニック結晶１３０に向けて放射する。１つまたは複数の例では、信号１５０は、光信号または光などの電磁信号である。フォトニック結晶１３０が、フォトニック結晶１３０の各々に関連する物理現象（例えば、圧力、温度、電圧、または振動）の閾値強度を感知する場合、フォトニック結晶１３０は活性化され、したがって信号１５０を反射することになる。ただし、フォトニック結晶１３０が、フォトニック結晶１３０の各々に関連する物理現象の閾値強度を感知しない場合、フォトニック結晶１３０は活性化されず、したがって信号１５０を反射しない。
【００２２】
図１に示すように、４つのフォトニック結晶１３０はすべて、対応する物理現象の閾値強度を感知し、信号１５０を反射するように活性化される。信号１５０は、次に、検出器１４０に向けて反射されるように示されている。次に、検出器１４０は信号１５０を検出し、信号１５０が検出されたことを示す応答１６０を出力する。
【００２３】
１つまたは複数のフォトニック結晶１３０が、対応する物理現象の閾値強度を感知しない場合、それらは活性化されず、信号１５０を反射しないことに留意されたい。これらの場合、検出器１４０は信号１５０を検出しない。検出器１４０は、信号１５０が検出されなかったことを示す応答１６０を出力する。
【００２４】
図２は、本開示の少なくとも１つの例による、開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）２００を示す図であり、フォトニック結晶２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄの各々は異なる物理現象を感知している。この図では、光論理デバイス２００は、供給源２２０、４つのフォトニック結晶２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄ、および検出器２４０を含むように示されている。この例では、フォトニック結晶２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄの各々は、異なる物理現象によって活性化される。図２に示すように、フォトニック結晶２３０Ａは、圧力の閾値強度（例えば、ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の特定の値）によって活性化され、フォトニック結晶２３０Ｂは、温度の閾値強度（例えば、ケルビン（Ｋ）の特定の値）によって活性化され、フォトニック結晶２３０Ｃは、振動の閾値強度（例えば、パワースペクトル密度（ｐｓｄ）の特定の値）によって活性化され、フォトニック結晶２３０Ｄは、電圧の閾値強度（例えば、ボルト（Ｖ）の特定値）によって活性化される。
【００２５】
光論理デバイス２００の動作中、供給源２２０は、少なくとも１つの信号２５０をフォトニック結晶２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄに向けて放射する。フォトニック結晶２３０がフォトニック結晶２３０の各々に関連する物理現象（例えば、圧力、温度、電圧、または振動）の閾値強度を感知する場合、フォトニック結晶２３０は活性化され、したがって信号２５０を反射する。ただし、フォトニック結晶２３０が、フォトニック結晶２３０の各々に関連する物理現象の閾値強度を感知しない場合、フォトニック結晶２３０は活性化されず、したがって信号２５０を反射しない。例えば、フォトニック結晶２３０Ａが圧力の閾値強度（例えば、ｐｓｉの特定の値）を感知する場合、フォトニック結晶２３０Ａは、図２に示すように、活性化され、信号２５０を反射する。また、フォトニック結晶２３０Ｂが温度の閾値強度（例えば、Ｋの特定の値）を感知する場合、フォトニック結晶２３０Ｂは、図２に示されるように、活性化され、信号２５０を反射する。さらに、フォトニック結晶２３０Ｃが振動の閾値強度（例えば、ｐｓｄの特定の値）を感知する場合、フォトニック結晶２３０Ｃは、図２に示されるように、活性化され、信号２５０を反射する。さらに、フォトニック結晶２３０Ｄが電圧の閾値強度（例えば、Ｖの特定の値）を感知する場合、フォトニック結晶２３０Ｄは、図２に示されるように、活性化され、信号２５０を反射する。
【００２６】
このように、図２に示すように、４つのフォトニック結晶２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄのすべては、対応する物理現象の閾値強度を感知し、信号２５０を反射するように活性化される。信号２５０は、次に、検出器２４０に向けて反射されるように示されている。次に、検出器２４０は信号２５０を検出し、信号２５０が検出されたことを示す応答２６０を出力する。
【００２７】
フォトニック結晶２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄの１つまたは複数が、対応する物理現象の閾値強度を感知しない場合、それらは活性化されず、信号２５０を反射しないことに留意されたい。これらの場合、検出器２４０は信号２５０を検出しない。検出器２４０は、信号２５０が検出されなかったことを示す応答２６０を出力する。
【００２８】
図３Ａは、本開示の少なくとも１つの例による、ＡＮＤゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）３００を示す図である。この図では、光論理デバイス３００は、供給源３２０と、２つのフォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂと、検出器３４０とを含むように示されている。
【００２９】
光論理デバイス３００の動作中、供給源３２０は、少なくとも１つの信号３５０をフォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂに向けて放射する。フォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂが、フォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂの各々に関連する物理現象（例えば、圧力、温度、電圧、または振動）の閾値強度を感知する場合、フォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂが活性化され、したがって信号３５０を反射する。ただし、フォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂが、フォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂの各々に関連する物理現象の閾値強度を感知しない場合、フォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂは活性化されず、したがって信号３５０を反射しない。
【００３０】
図３Ａに示すように、両方のフォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂは、対応する物理現象の閾値強度を感知し、信号３５０を反射するように活性化される。信号３５０は、次に、検出器３４０に向けて反射されるように示されている。次に、検出器３４０は信号３５０を検出し、信号３５０が検出されたことを示す応答３６０を出力する。
【００３１】
フォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂの一方または両方が、対応する物理現象の閾値強度を感知しない場合、それらは活性化されず、信号３５０を反射しないことに留意されたい。これらの場合、検出器３４０は信号３５０を検出しない。検出器３４０は、信号３５０が検出されなかったことを示す応答３６０を出力する。
【００３２】
図３Ｂは、図３Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＡＮＤゲートロジックを含む表３８０である。表３８０では、対応するフォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂが活性化されており、信号３５０を反射するとき、入力列は「１」を含む。また、対応するフォトニック結晶３３０Ａ，３３０Ｂが活性化されておらず、信号３５０を反射しないとき、入力列は「０」を含む。出力列値は、応答信号３６０に含まれるデータを示す。この場合、検出器３４０が信号３５０を検出するとき、出力列は「１」を含み、検出器３４０が信号３５０を検出しない場合、出力列は「０」を含む。
【００３３】
図３Ｃは、従来のＡＮＤゲート３９０の図である。この図では、ＡＮＤゲート３９０は、２つの入力（ＡおよびＢ）および１つの出力（Ｑ）を有するように示されている。
【００３４】
図４Ａは、本開示の少なくとも１つの例による、ＮＡＮＤゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）４００を示す図である。この図では、光論理デバイス４００は、供給源４２０と、２つのフォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂと、検出器４４０と、インバータ４７０とを含むように示されている。
【００３５】
光論理デバイス４００の動作中、供給源４２０は、少なくとも１つの信号４５０をフォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂに向けて放射する。フォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂが、フォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂの各々に関連する物理現象（例えば、圧力、温度、電圧、または振動）の閾値強度を感知する場合、フォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂが活性化され、したがって信号４５０を反射する。ただし、フォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂが、フォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂの各々に関連する物理現象の閾値強度を感知しない場合、フォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂは活性化されず、したがって信号４５０を反射しない。
【００３６】
図４Ａに示すように、両方のフォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂは、対応する物理現象の閾値強度を感知し、信号４５０を反射するように活性化される。信号４５０は、次に、検出器４４０に向けて反射されるように示されている。次に、検出器４４０は信号４５０を検出し、信号４５０が検出されたことを示す応答４６０を出力する。インバータ４７０は、応答４６０を受信し、反転応答４７５を生成する。
【００３７】
フォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂの一方または両方が、対応する物理現象の閾値強度を感知しない場合、それらは活性化されず、信号４５０を反射しないことに留意されたい。これらの場合、検出器４４０は信号４５０を検出しない。検出器４４０は、信号４５０が検出されなかったことを示す応答４６０を出力する。次いで、インバータ４７０は、応答４６０を受信し、反転応答４７５を生成する。
【００３８】
図４Ｂは、図４Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＮＡＮＤゲートロジックを含む表４８０である。表４８０では、対応するフォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂが活性化されており、信号４５０を反射するとき、入力列は「１」を含む。また、対応するフォトニック結晶４３０Ａ，４３０Ｂが活性化されておらず、信号４５０を反射しないとき、入力列は「０」を含む。出力列値は、応答信号４７５に含まれるデータを示す。この場合、検出器４４０が信号４５０を検出しない場合、出力列は「１」を含み、検出器４４０が信号４５０を検出するとき、出力列は「０」を含む。
【００３９】
図４Ｃは、従来のＮＡＮＤゲート４９０の図である。この図では、ＮＡＮＤゲート４９０は、２つの入力（ＡおよびＢ）および１つの出力（Ｑ）を有するように示されている。
【００４０】
図５Ａは、本開示の少なくとも１つの例による、ＯＲゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）５００を示す図である。この図では、光論理デバイス５００は、２つの供給源５２０と、２つのフォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂと、検出器５４０とを含むように示されている。
【００４１】
光論理デバイス５００の動作中、２つの供給源５２０の各々は、少なくとも１つの信号５５０をそれぞれフォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂに向けて放射する。フォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂが、フォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂの各々に関連する物理現象（例えば、圧力、温度、電圧、または振動）の閾値強度を感知する場合、フォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂが活性化され、したがって信号５５０を反射する。ただし、フォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂが、フォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂの各々に関連する物理現象の閾値強度を感知しない場合、フォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂは活性化されず、したがって信号５５０を反射しない。
【００４２】
図５Ａに示すように、両方のフォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂは、対応する物理現象の閾値強度を感知し、信号５５０を反射するように活性化される。信号５５０は、次に、検出器５４０に向けて反射されるように示されている。次に、検出器５４０は信号５５０を検出し、信号５５０が検出されたことを示す応答５６０を出力する。
【００４３】
両方のフォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂが、対応する物理現象の閾値強度を感知しない場合、それらは活性化されず、信号５５０を反射しないことに留意されたい。これらの場合、検出器５４０は信号５５０を検出しない。検出器５４０は、信号５５０が検出されなかったことを示す応答５６０を出力する。
【００４４】
図５Ｂは、図５Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＯＲゲートロジックを含む表５８０である。表５８０では、対応するフォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂが活性化されており、信号５５０を反射するとき、入力列は「１」を含む。また、対応するフォトニック結晶５３０Ａ，５３０Ｂが活性化されておらず、信号５５０を反射しないとき、入力列は「０」を含む。出力列値は、応答信号５６０に含まれるデータを示す。この場合、検出器５４０が信号５５０を検出すると、出力列は「１」を含み、検出器５４０が信号５５０を検出しない場合、出力列は「０」を含む。
【００４５】
図５Ｃは、従来のＯＲゲート５９０の図である。この図では、ＯＲゲート５９０は、２つの入力（ＡおよびＢ）および１つの出力（Ｑ）を有するように示されている。
【００４６】
図６Ａは、本開示の少なくとも１つの例による、ＮＯＲゲートロジックを有する開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）６００を示す図である。この図では、光論理デバイス６００は、２つの供給源６２０と、２つのフォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂと、検出器６４０と、インバータ６７０とを含むように示されている。
【００４７】
光論理デバイス６００の動作中、２つの供給源６２０の各々は、少なくとも１つの信号６５０をそれぞれフォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂに向けて放射する。フォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂが、フォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂの各々に関連する物理現象（例えば、圧力、温度、電圧、または振動）の閾値強度を感知する場合、フォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂが活性化され、したがって信号６５０を反射する。ただし、フォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂがフォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂの各々に関連する物理現象の閾値強度を感知しない場合、フォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂは活性化されず、したがって信号６５０を反射しない。
【００４８】
図６Ａに示すように、両方のフォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂは、対応する物理現象の閾値強度を感知し、信号６５０を反射するように活性化される。信号６５０は、次に、検出器６４０に向けて反射されるように示されている。次に、検出器６４０は、信号６５０を検出し、信号６５０が検出されたことを示す応答６６０を出力する。インバータ６７０は、応答６６０を受信し、反転応答６７５を生成する。
【００４９】
両方のフォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂが、対応する物理現象の閾値強度を感知しない場合、それらは活性化されず、信号６５０を反射しないことに留意されたい。これらの場合、検出器６４０は信号６５０を検出しない。検出器６４０は、信号６５０が検出されなかったことを示す応答６６０を出力する。次に、インバータ６７０は、応答６６０を受信し、反転応答６７５を生成する。
【００５０】
図６Ｂは、図６Ａのフォトニック結晶論理デバイスのロジックに対応するＮＯＲゲートロジックを含む表６８０である。表６８０では、対応するフォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂが活性化されており、信号６５０を反射するとき、入力列は「１」を含む。また、対応するフォトニック結晶６３０Ａ，６３０Ｂが活性化されておらず、信号６５０を反射しないとき、入力列は「０」を含む。出力列値は、応答信号６７５に含まれるデータを示す。この場合、検出器６４０が信号６５０を検出しない場合、出力列は「１」を含み、検出器６４０が信号６５０を検出するとき、出力列は「０」を含む。
【００５１】
図６Ｃは、従来のＮＯＲゲート６９０の図である。この図では、ＮＯＲゲート６９０は、２つの入力（ＡおよびＢ）および１つの出力（Ｑ）を有するように示されている。
【００５２】
図７は、本開示の少なくとも１つの例による、フォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）の開示された方法７００のフローチャートを示す図である。この方法の開始７１０において、少なくとも１つの供給源が少なくとも１つの信号を放射する（７２０）。次に、少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知すると、少なくとも１つのフォトニック結晶から少なくとも１つの信号が反射される（７３０）。少なくとも１つのフォトニック結晶が閾値強度の物理現象を感知しない場合、少なくとも１つのフォトニック結晶から少なくとも１つの信号が反射されない（７４０）。少なくとも１つの検出器は、その後、少なくとも１つの信号を検出するか、または検出しない（７５０）。次に、少なくとも１つの検出器が、少なくとも１つの信号が検出されたまたは検出されなかったことを示す少なくとも１つの応答を出力する（７６０）。場合によっては、少なくとも１つのインバータが少なくとも１つの応答を反転させる（７７０）。その後、方法７００は７８０で終了する。
【００５３】
図８Ａは、本開示の少なくとも１つの例による、開示されたフォトニック結晶論理デバイス（すなわち、光論理デバイス）によって使用され得るフォトニック結晶リフレクタ部材８００を示す図である。
【００５４】
本開示のシステムは、少なくとも１つの開示された光論理デバイス（それぞれ少なくとも１つのフォトニック結晶リフレクタ部材８００を使用することができる）を単一のチップ設計に実装することができる。この実施形態では、光論理デバイスの各々の構成要素（すなわち、供給源、フォトニック結晶、検出器、およびオプションのインバータ）はすべて、フィールドプログラマブルクリスタルアレイのような単一の集積回路（ＩＣ）チップ内に収容される。
【００５５】
複雑なロジックを、チップ内で共に接続された複数の光論理デバイス（それぞれ少なくとも１つのフォトニック結晶リフレクタ部材８００を使用することができる）を使用することによって実現することができる。１つまたは複数の例では、（例えば、ヒューズの溶断によって、および／または、例えばマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチの使用による少なくとも１つの熱的および／または電気的接触を除去することによって）チップ内に収容された少なくとも１つの光論理デバイスの少なくとも１つのフォトニック結晶を永久的にまたは非永久的に使用不能することによって、ロジックを変更することができ、これにより、フィールドプログラマブル結晶アレイを形成する。
【００５６】
この図では、フォトニック結晶リフレクタ部材８００は、２つの内部プレート８１０，８２０を含むように示されている。プレート８１０，８２０の各々は、フォトニック結晶論理デバイスの一部として利用される単一の光学素子として連動して動作する。
【００５７】
図８Ｂは、本開示の少なくとも１つの例による、図８Ａのフォトニック結晶リフレクタ部材８００の内部構造を示す図である。この図では、２つのプレート８１０，８２０の詳細が示されている。
【００５８】
特定の例を示し説明したが、上記の議論はこれらの例の範囲を限定するものではないことを理解されたい。本発明の多くの態様の例および変形が本明細書で開示および説明されてきたが、そのような開示は、説明および例示のみの目的のために提供されている。したがって、特許請求の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および修正を行うことができる。
【００５９】
特定の例を示し説明したが、上記の議論はこれらの例の範囲を限定するものではないことを理解されたい。本開示の多くの態様の例および変形が本明細書で開示および説明されてきたが、そのような開示は、説明および例示のためにのみ提供されている。したがって、特許請求の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および修正を行うことができる。
【００６０】
上述の方法が特定の順序で起こる特定の事象を示す場合、本開示の恩恵を受ける当業者であれば、その順序を変更することができ、そのような変更は本開示の変形に従うことを認識されよう。さらに、方法の一部は、可能なときに並行プロセスで同時に実行されてもよく、順次実行されてもよい。さらに、方法のより多くの部分またはより少ない部分が実行されてもよい。
【００６１】
したがって、例は、請求項の範囲に含まれ得る、代替、修正、および均等物を例示することを意図されている。
【００６２】
特定の例示的な例および方法が本明細書に開示されているが、開示された技術の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、そのような例および方法の変形および修正を行うことができることは、前述の開示から当業者には明らかとされよう。開示された技術の多くの他の例が存在し、それぞれが、細部のみ他とは異なる。したがって、開示された技術は、添付の特許請求の範囲ならびに適用法の規則および原則によって要求される範囲でのみ限定されるものとする。
【００６３】
さらに、本開示は、以下の条項に係る例を含む。
【００６４】
条項１．光論理デバイス（１００）のための方法であって、方法が、
少なくとも１つの供給源（１２０）によって、少なくとも１つの信号を放射するステップと、
少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が閾値強度の物理現象を感知すると、少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）から少なくとも１つの信号を反射するステップと、
少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が閾値強度の物理現象を感知しない場合、少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）からの少なくとも１つの信号を反射しないステップと、
少なくとも１つの検出器（１４０）によって、少なくとも１つの信号を検出するか、または検出しないステップと
を含む。
【００６５】
条項２．方法が、
少なくとも１つの検出器（１４０）によって、少なくとも１つの信号が検出されたまたは検出されなかったことを示す少なくとも１つの応答を出力するステップ
をさらに含む、条項１に記載の方法。
【００６６】
条項３．方法が、
少なくとも１つのインバータ（４７０）によって、少なくとも１つの応答を反転させるステップ
をさらに含む、条項２に記載の方法。
【００６７】
条項４．少なくとも１つの検出器（１４０）が、光検出器またはレーザー検出器のうちの少なくとも１つである、条項１に記載の方法。
【００６８】
条項５．少なくとも１つの信号が電磁信号である、条項１に記載の方法。
【００６９】
条項６．少なくとも１つの供給源（１２０）が、光源またはレーザー光源のうちの少なくとも１つである、条項１に記載の方法。
【００７０】
条項７．少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が、１次元、２次元、または３次元のうちの少なくとも１つである、条項１に記載の方法。
【００７１】
条項８．物理現象が、圧力、温度、電圧、または振動のうちの１つである、条項１に記載の方法。
【００７２】
条項９．方法が、
少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）の少なくとも１つを使用不能にするステップ
をさらに含む、条項１に記載の方法。
【００７３】
条項１０．少なくとも１つの供給源（１２０）、少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）、および少なくとも１つの検出器（１４０）が、少なくとも１つの集積回路（ＩＣ）チップ内に収容される、条項１に記載の方法。
【００７４】
条項１１．光論理デバイス（１００）であって、デバイス（１００）が、
少なくとも１つの信号を放射する少なくとも１つの供給源（１２０）であって、
少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が閾値強度の物理現象を感知すると、少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）から少なくとも１つの信号が反射され、
少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が閾値強度の物理現象を感知しない場合、少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）から少なくとも１つの信号が反射されない、
供給源（１２０）と、
少なくとも１つの信号を検出するか、または検出しない少なくとも１つの検出器（１４０）と
を備える。
【００７５】
条項１２．少なくとも１つの検出器（１４０）がさらに、少なくとも１つの信号が検出されたまたは検出されなかったことを示す少なくとも１つの応答を出力する、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【００７６】
条項１３．デバイス（１００）が、
少なくとも１つの応答を反転させる少なくとも１つのインバータ（４７０）
をさらに備える、条項１２に記載のデバイス（１００）。
【００７７】
条項１４．少なくとも１つの検出器（１４０）が、光検出器またはレーザー検出器のうちの少なくとも１つである、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【００７８】
条項１５．少なくとも１つの信号が電磁信号である、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【００７９】
条項１６．少なくとも１つの供給源（１２０）が、光源またはレーザー光源のうちの少なくとも１つである、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【００８０】
条項１７．少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）が、１次元、２次元、または３次元のうちの少なくとも１つである、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【００８１】
条項１８．物理現象が、圧力、温度、電圧、または振動のうちの１つである、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【００８２】
条項１９．少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）の少なくとも１つが使用不能にされている、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【００８３】
条項２０．少なくとも１つの供給源（１２０）、少なくとも１つのフォトニック結晶（１３０）、および少なくとも１つの検出器（１４０）が、少なくとも１つの集積回路（ＩＣ）チップ内に収容されている、条項１１に記載のデバイス（１００）。
【符号の説明】
【００８４】
１００  光論理デバイス
１２０  供給源
１３０  フォトニック結晶
１４０  検出器
１５０  信号
１６０  応答
２００  光論理デバイス
２２０  供給源
２３０  フォトニック結晶
２３０Ａ  フォトニック結晶
２３０Ｂ  フォトニック結晶
２３０Ｃ  フォトニック結晶
２３０Ｄ  フォトニック結晶
２４０  検出器
２５０  信号
２６０  応答
３００  光論理デバイス
３２０  供給源
３３０Ａ  フォトニック結晶
３３０Ｂ  フォトニック結晶
３４０  検出器
３５０  信号
３６０  応答
３８０  表
３９０  ＡＮＤゲート
４００  光論理デバイス
４２０  供給源
４３０Ａ  フォトニック結晶
４３０Ｂ  フォトニック結晶
４４０  検出器
４５０  信号
４６０  応答
４７０  インバータ
４７５  反転応答、応答信号
４８０  表
４９０  ＮＡＮＤゲート
５００  光論理デバイス
５２０  供給源
５３０Ａ  フォトニック結晶
５３０Ｂ  フォトニック結晶
５４０  検出器
５５０  信号
５６０  応答
５８０  表
５９０  ＯＲゲート
６００  光論理デバイス
６２０  供給源
６３０Ａ  フォトニック結晶
６３０Ｂ  フォトニック結晶
６４０  検出器
６５０  信号
６６０  応答
６７０  インバータ
６７５  反転応答、応答信号
６８０  表
６９０  ＮＯＲゲート
７００  方法
８００  フォトニック結晶リフレクタ部材
８１０  プレート
８２０  プレート
【図１】
2017219831.tif 000003
【図２】
2017219831.tif 000004
【図３Ａ】
2017219831.tif 000005
【図３Ｂ】
2017219831.tif 000006
【図３Ｃ】
2017219831.tif 000007
【図４Ａ】
2017219831.tif 000008
【図４Ｂ】
2017219831.tif 000009
【図４Ｃ】
2017219831.tif 000010
【図５Ａ】
2017219831.tif 000011
【図５Ｂ】
2017219831.tif 000012
【図５Ｃ】
2017219831.tif 000013
【図６Ａ】
2017219831.tif 000014
【図６Ｂ】
2017219831.tif 000015
【図６Ｃ】
2017219831.tif 000016
【図７】
2017219831.tif 000017
【図８Ａ】
2017219831.tif 000018
【図８Ｂ】
2017219831.tif 000019
【外国語明細書】
2017219831000001.pdf