CN114296293B - 基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，本发明的信号发生器输出的信号一路送入可调谐激光器，一路送入数据采集和处理系统。可调谐激光器输出的光通过衰减器与偏振控制器，经过分束器送入每个逻辑门的谐振腔。两个直流电压源产生信号作为二选一数据选择器的输入端的电平信号和作为数据选择端的电平信号，经过电压转换电路转换成相应逻辑门需要的电压信号，施加到单环镶嵌式谐振腔中构成耦合器的干涉仪一臂中粘结的应力光调制器来控制对应耦合器的耦合系数，形成光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，实现数据选择功能。输出通过光电探测器将光信号转化成电信号，利用数据采集和处理系统记录二选一数据选择器的计算结果。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，可对输入系统的电脉冲信号进行二选一的逻辑操作，属于光电集成电路技术领域。
背景技术
近年来，随着互联网、大数据、人工智能的快速发展，社会信息化、产业智能化的发展趋势已经渗透到人们的生活中，需要处理的数据量变得越来越庞大并且人们对于数据的传输速度也提出了新的要求。但是随着逼近物理尺寸极限、散热问题的难以解决，以及许多关键的计算密集型应用的快速发展，电子计算的方式已不足以满足当前发展需求，而光子计算则可以很好的避免这两个问题。首先，光速快于电子速度，在理想状态下，光子芯片的计算速度能比电子芯片快约1000倍。其次，光子计算功耗低，在同等计算速度下，光子芯片的功耗仅为电子芯片的数百分之一，可以在一定程度上解决在计算庞大数据量时对于能量的大量损耗造成资源浪费以及产热过多而造成的散热难等一系列问题。无论是电子芯片还是光子芯片，在计算过程中都是通过逻辑门的运算实现的各项运算功能。光学计算的核心单元都是以光逻辑门为基础工作的，数据选择器是一种通用性很强的逻辑部件，除了可以实现一些组合逻辑设计外，还可用做分时多路传输电路、函数发生器及数码比较器等。我们提出了一种基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，使用该器件可以把选择两个通道的数据中的一路传送到总线上去，实现数据选择功能。我们提出的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器是由基础逻辑门单元组合而成，将组合逻辑电路中的基本门电路全部用光学逻辑门所替代，利用光处理信息优势提高器件的性能，对于每个逻辑门状态的改变采用的是应力调控的方式(即，应力光调制器)，可以减少系统的功耗；同时，采用了单环镶嵌式谐振腔构建了单个逻辑门，相比双环的逻辑门结构，其集成度更高。此外，该结构可以利用微纳加工工艺制备，具有与CMOS工艺兼容、尺寸小巧、能耗低等优势，有助于提升光子器件的性能。
发明内容
本发明提出了一种基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器。有着体积小、集成度高、低损耗、低功耗、抗电磁干扰等优点。该二选一数据选择器包括：信号发生器、可调谐激光器、衰减器、偏振控制器、分束器、二选一数据选择单元、第一光电探测器、数据采集和处理系统。
所述二选一数据逻辑单元，包括：第一直流电压源、第二直流电压源、第三直流电压源、第一电压转换电路、第二电压转换电路、第三电压转换电路、第四电压转换电路、第一光学逻辑与门、第二光学逻辑与门、光学逻辑或门、光学逻辑非门以及第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器。
所述光学逻辑门运算结构均相同，其中包括第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器以及第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器，2×2耦合器之间用波导连接，形成单环镶嵌式谐振腔。其中，四个2×2耦合器的基本结构均为马赫-曾德尔干涉仪，在干涉仪的一臂上附上一层由电压控制的PZT作为应力光调制器，通过施加电压信号令PZT发生形变，从而改变该臂的臂长、调制所在光路中光的相位，进而控制相应耦合器的耦合系数。第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器的耦合系数分别由第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器控制。各光学逻辑门的不同之处在于通过对应力光调制器输入不同的电压信号改变其耦合系数以及输出端口的不同使得该结构实现不同的逻辑功能。
所述的信号发生器输出两路信号，一路送入可调谐激光器的电压调谐端口，用于扫描激光器的波长，另一路送入数据采集和处理系统。三路电压信号(均为待运算电压信号)分别在三个直流电压源的位置输入，第一直流电压源输出的电压信号经第一电压转换电路输出对应电压信号送入第一光学逻辑与门；第二直流电压源输出的电压信号一路经第二电压转换电路输出对应电压送入光学逻辑非门，另一路送入第三电压转换电路输出对应电压送入第二光学逻辑与门；第三直流电压源输出的电压信号经过第四电压转换电路输出对应电压送入第二光学逻辑与门。这里的转换电路可首先检测数字电路系统中电压信号的电平的高低状态，并将其转化为对应的电压信号值。例如，待运算电压值低于1.35V时为低电平，大于2V时为高电平。信号通过第一电压转换电路时，当输入低电平将其转换为2.7V电压，当输入高电平将其转换为13V电压；信号通过第二电压转换电路时，当输入低电平将其转换为2.7V电压，当输入高电平将其转换为13V电压；信号通过第三电压转换电路时，将输入低电平转化为2.7V，当输入高电平将其转换为13V电压；信号通过第四电压转换电路时，将输入低电平转化为2.7V，将输入高电平转化为14.8V。经过光学逻辑非门处理之后的结果经由第三光电探测器转化为相应电压值送入第一光学逻辑与门，输入第一光学逻辑与门之后的两路电压信号经过光学逻辑与门的计算将结果送入第二光电探测器，第二光电探测器将其运算结果转化为相应电压值送入光学逻辑或门，由第二光学逻辑与门所处理的运算结果经由第四光电探测器将光信号转化为相应的电压信号送入光学逻辑或门，最终由光学逻辑或门将运算结果输出。
可调谐激光器输出的光通过衰减器与偏振控制器，经由分束器将激光分为四束分别经由第一光学逻辑与门、第二光学逻辑与门、光学逻辑或门、光学逻辑非门的第一2×2耦合器的输入端送入单环镶嵌式谐振腔，在腔内经过第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，在腔内多次循环后，其中光学逻辑非门和光学逻辑或门的运算结果分别由第一2×2耦合器的输出端输出逻辑门运算结果，第一光学逻辑与门和第二光学逻辑与门的运算结果分别由第四2×2耦合器的输出端输出逻辑门运算结果。最终的运算结果由或门的第一2×2耦合器输出端将运算结果送入第一光电探测器，并且经由第一光电探测器将运算结果传入数据采集和处理系统。单环镶嵌式谐振腔中第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第四2×2耦合器三者互连构成内环，第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器四者连接后构成外环，外环长度大于内环。
作为优选，所述的可调谐激光器内含光隔离器。
作为优选，所述的谐振腔的内外环周长比例为1∶2，选用硅波导，硅波导的横截面积大于光在硅波导中损耗的传输和耦合所需要的面积值。
作为优选，所述的2×2耦合器是由马赫-曾德尔干涉仪实现的，其耦合系数可以通过调整干涉仪的相位进行调节。具体实施时可以通过在应力光调制器上的电极施加电压，引起应力光调制器中的PZT发生形变进而去改变干涉仪的一个臂的相位，最终导致干涉仪两个输出端口的光强比例发生变化，获得耦合系数可调节的2×2耦合器。
作为优选，所述的所有光学逻辑门中的第一2×2耦合器与第三2×2耦合器的耦合系数保持一致，第二2×2耦合器与第四2×2耦合器的耦合系数保持一致。相应的第一2×2耦合器与第三2×2耦合器的应力光调制器的电压信号一致，第二2×2耦合器与第四2×2耦合器的应力光调制器的电压信号也一致。
作为优选，所述的光电探测器的接收波段与激光器输出的波段相匹配。
作为优选，所述的偏振控制器的偏振状态设置在光学模式的光学品质因数最高。
作为优选，所述的衰减器要保证在系统进行逻辑运算时保持不变、系统运行时光功率在探测器的饱和功率范围以下，且整个系统的功耗最低。
本发明的实质性优点在于：基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，体积小、集成度高、低损耗、低功耗、抗电磁干扰。
附图说明
图1为发明的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器示意图；
图2为二选一数据选择单元结构；
图3为单环镶嵌式谐振腔第一光学逻辑与门结构；
图4为单环镶嵌式谐振腔非门结构；
图5为单环镶嵌式谐振腔第二光学逻辑与门结构；
图6为单环镶嵌式谐振腔或门结构；
图7为二选一数据选择器的运算真值表。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步阐明本发明的实质性特点和显著进步，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施方式：
如图1所示，本实施方式所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，它包括信号发生器1、可调谐激光器2、衰减器3、偏振控制器4、分束器5、二选一数据选择器单元6、第一光电探测器7、数据采集和处理系统8。如图2所示所述二选一数据选择单元6包括第一直流电压源6-1、第二直流电压源6-2、第三直流电压源6-3、第一电压转换电路6-4、第二电压转换电路6-5、
第三电压转换电路6-6、第四电压转换电路6-7、第一光学逻辑与门6-8、光学逻辑非门6-9、第二光学逻辑与门6-10、第二光电探测器6-11、第三光电探测器6-12、第四光电探测器6-13、光学逻辑或门6-14。
所述第一光学逻辑与门如图3所示，第一2×2耦合器6-8-1、第二2×2耦合器6-8-2、第三2×2耦合器6-8-3、第四2×2耦合器6-8-4以及第一应力光调制器6-8-5、第二应力光调制器6-8-6、第三应力光调制器6-8-7、第四应力光调制器6-8-8构成。第一2×2耦合器6-8-1、第二2×2耦合器6-8-2和第四2
×2耦合器6-8-4是所述环形波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的内环；第二2
×2耦合器6-8-2、第三2×2耦合器6-8-3和第四2×2耦合器6-8-4由所述U
形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环，U形外环的长度大于内环的周长。第一应力光调制器6-8-5、第二应力光调制器6-8-6、第三应力光调制器6-8-7、第四应力光调制器6-8-8分别对应直接连接于第一2×2耦合器6-8-1、第二2×2耦合器6-8-2、第三2×2耦合器6-8-3、第四2×2耦合器6-8-4，以实现调节对应耦合器的耦合系数的目的。可调谐激光器2输出的光通过衰减器3与偏振控制器4，经由第一2×2耦合器6-8-1的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在腔内经过第二2×2耦合器6-8-2、第三2×2耦合器6-8-3、第四2×2耦合器6-8-4，在腔内多次循环后，由第四2×2耦合器6-8-4的输出端输出的信号实现光学逻辑与门的功能。
所述光学逻辑非门如图4所示，第一2×2耦合器6-9-1、第二2×2耦合器6-9-2、第三2×2耦合器6-9-3、第四2×2耦合器6-9-4以及第一应力光调制器6-9-5、第二应力光调制器6-9-6、第三应力光调制器6-9-7、第四应力光调制器6-9-8，第四直流电压源6-9-9构成。第一2×2耦合器6-9-1、第二2×2耦合器6-9-2和第四2×2耦合器6-9-4是所述环形波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的内环；第二2×2耦合器6-9-2、第三2×2耦合器6-9-3和第四2×2耦合器6-9-4由所述U形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环，U形外环的长度大于内环周长。第一应力光调制器6-9-5、第二应力光调制器6-9-6、第三应力光调制器6-9-7、第四应力光调制器6-9-8分别对应直接连接于第一2×2耦合器6-9-1、第二2×2耦合器6-9-2、第三2×2耦合器6-9-3、第四2×2耦合器6-9-4，以实现调节对应耦合器的耦合系数的目的。第四直流电压源6-9-9与第二应力光调制器6-9-6和第四应力光调制器6-9-8相连，并且第四直流电压源6-9-9始终提供一个高电平信号，使第二2×2耦合器6-9-2、第四2×2耦合器6-9-4的耦合系数保持在0.96,可调谐激光器2输出的光通过衰减器3与偏振控制器4，经由第一2×2耦合器6-9-1的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在腔内经过第二2×2耦合器6-9-2、第三2×2耦合器6-9-3、第四2×2耦合器6-9-4，在腔内多次循环后，由第一2×2耦合器6-9-1的输出端输出的信号实现光学逻辑非门的功能。
所述第二光学逻辑与门如图5所示，第一2×2耦合器6-10-1、第二2×2耦合器6-10-2、第三2×2耦合器6-10-3、第四2×2耦合器6-10-4以及第一应力光调制器6-10-5、第二应力光调制器6-10-6、第三应力光调制器6-10-7、第四应力光调制器6-10-8构成。第一2×2耦合器6-10-1、第二2×2耦合器6-10-2和第四2×2耦合器6-10-4是所述环形波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的内环；
第二2×2耦合器6-10-2、第三2×2耦合器6-10-3和第四2×2耦合器6-10-4
由所述U形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环，U形外环的长度大于内环周长。第一应力光调制器6-10-5、第二应力光调制器6-10-6、第三应力光调制器6-10-7、第四应力光调制器6-10-8分别对应直接连接于第一2×2耦合器6-10-1、第二2×2耦合器6-10-2、第三2×2耦合器6-10-3、第四2×2耦合器6-10-4，以实现调节对应耦合器的耦合系数的目的。可调谐激光器2输出的光通过衰减器3与偏振控制器4，经由第一2×2耦合器6-10-1的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在腔内经过第二2×2耦合器6-10-2、第三2×2耦合器6-10-3、第四2×2耦合器6-10-4，在腔内多次循环后，由第四2×2耦合器6-10-4的输出端输出的信号实现光学逻辑与门的功能。
所述光学逻辑或门如图6所示，第一2×2耦合器6-14-1、第二2×2耦合器6-14-2、第三2×2耦合器6-14-3、第四2×2耦合器6-14-4以及第一应力光调制器6-14-5、第二应力光调制器6-14-6、第三应力光调制器6-14-7、第四应力光调制器6-14-8构成。第一2×2耦合器6-14-1、第二2×2耦合器6-14-2
和第四2×2耦合器6-14-4是所述环形波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的内环；
第二2×2耦合器6-14-2、第三2×2耦合器6-14-3和第四2×2耦合器6-14-4
由所述U形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环，U形外环的长度大于内环周长。第一应力光调制器6-14-5、第二应力光调制器6-14-6、第三应力光调制器6-14-7、第四应力光调制器6-14-8分别对应直接连接于第一2×2耦合器6-14-1、第二2×2耦合器6-14-2、第三2×2耦合器6-14-3、第四2×2耦合器6-14-4，以实现调节对应耦合器的耦合系数的目的。可调谐激光器2输出的光通过衰减器3与偏振控制器4，经由第一2×2耦合器6-14-1的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在腔内经过第二2×2耦合器6-14-2、第三2×2耦合器6-14-3、第四2×2耦合器6-14-4，在腔内多次循环后，由第一2×2耦合器6-14-4的输出端输出的信号实现光学逻辑或门的功能。
所述的信号发生器1输出两路信号，一路送入可调谐激光器2的电压调谐端口，用于扫描激光器的波长，另一路送入数据采集和处理系统8。二选一数据选择单元如图2所示，第一路待运算电压由第一直流电压源6-1输入信号至第一电压转换电路6-4，经过第一电压转换电路6-4将输入电平信号转化为相应的电压值输入至第一光学逻辑与门6-8中的第一应力光调制器6-8-5和第三应力光调制器6-8-7；第二路待运算电压由第二直流电压源6-2输入电平信号至第二电压转换电路6-5，经过第二电压转换电路6-5将输入的电平信号转化为相应的电压值输入至光学逻辑非门6-9中的第一应力光调制器6-9-5和第三应力光调制器6-9-7，随后光学逻辑非门6-9通过第一2×2耦合器6-9-1将运算结果输出至第三光电探测器6-12转化后将对应电压送至第一光学逻辑与门6-8中的第二应力光调制器6-8-6和第四应力光调制器6-8-8，此时输入第一光学逻辑与门6-8的信号经过运算将运算结果送入第二光电探测器6-11进行转化，第二光电探测器6-11将运算结果转化为相应的电压信号后送入光学逻辑或门6-14中的第一应力光调制器6-14-5和第三应力光调制器6-14-7；第三路待运算电压由第二直流电压源6-2输入电平信号至第三电压转换电路6-6中，经过第三电压转换电路6-6将电平信号转化为对应电压信号输入至第二光学逻辑与门6-10中的第一应力光调制器6-10-5和第三应力光调制器6-10-7，第四路待运算电压由第三直流电压源6-3输入电平信号至第四电压转换电路6-7，经过第四电压转换电路5-7将电平信号转化为相应的电压信号并输入至第二光学逻辑与门6-10中的第二应力光调制器6-10-6和第四应力光调制器6-10-8中，此时输入第二光学逻辑与门6-10的信号经过运算将运算结果送入至第四光电探测器6-13中，经过第四光电探测器6-13转化为对应电压值输入至光学逻辑或门6-14中的第二应力光调制器6-14-6和第四应力光调制器6-14-8之中。此时光学逻辑非门6-14中有两路电压输入进行计算，最终将计算结果经过第一光电探测器7，输出的信号传入数据采集和处理系统8显示计算结果。
本发明的工作原理为:
基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其中第一光学逻辑与门、光学逻辑非门、第二光学逻辑与门、光学逻辑或门的基本结构由单环镶嵌式谐振腔实现，结构分别如图3、4、5、6所示。单环镶嵌式谐振腔是由一个环形波导、一个嵌套在环形波导外的U形波导以及两个直波导构成。由于各个光学逻辑门的结构均由单环镶嵌式谐振腔构成，我们以图三为例对单环镶嵌式谐振腔的基本结构进行描述：第一2×2耦合器6-8-1、第二2×2耦合器6-8-2和第四2×2耦合器6-8-4由环形波导相连构成内环；第二2×2耦合器6-8-2、第三2×2耦合器6-8-3和第四2×2耦合器6-8-4由U形光波导相连构成外环，U形外环的长度大于内环周长，第一2×2耦合器6-8-1和第三2×2耦合器6-8-3并无直接相连。由可调谐激光器2发出的光通过衰减器3、偏振控制器4并经过分束器5将激光分成四束相同的光信号分别送入第一光学逻辑与门6-8中的第一2×2耦合器6-8-1、光学逻辑非门6-9中的第一2×2耦合器6-9-1、第二光学逻辑与门6-10中的第一2×2耦合器6-10-1、光学逻辑或门6-14中的第一2×2耦合器6-14-1，通过对应力光调制器施加电压信号调控由马赫-曾德尔干涉仪构成的耦合器的耦合系数。这里采用两个50：50的分束器构成的马赫-曾德尔干涉仪去构建2×2耦合器，为了对其耦合系数进行控制，在马赫-曾德尔干涉仪某一臂上粘结应力光调制器(由底部电极、PZT、顶部电极构成)，底电极包含10nm厚的钛粘合层和100nm厚的铂层，PZT厚度2μm，顶部电极为厚度100nm的铂层，顶部电极宽度为5μm、应力光调制器长度为14μm。对应力光调制器施加电压信号可以改变干涉仪一臂中光的相位进而改变光的输出强度，最终实现对2×2耦合器耦合系数的调控。此外，第一光学逻辑与门6-8中第一2×2耦合器6-8-1和第三2×2耦合器6-8-3共用一个可变电压信号V1，耦合系数均为r1，第二2×2耦合器6-8-2和第四2×2耦合器6-8-4共用一个随光学逻辑非门6-9输出结果而改变的可变电压信号V2，耦合系数为r2，将输入电信号进行运算后转换为输出光信号；光学逻辑非门6-9中第一2×2耦合器6-9-1和第三2×2耦合器6-9-3共用一个可变电压信号V3，耦合系数均为r3，第二2×2耦合器6-9-2和第四2×2耦合器6-9-4共用一固定电压V4，耦合系数为r4，将输入电信号进行运算后转换为输出光信号；第二光学逻辑与门6-10中第一2×2耦合器6-10-1和第三2×2耦合器6-10-3共用一个可变电压信号V5，耦合系数均为r5，第二2×2耦合器6-10-2和第四2×2耦合器6-10-4共用一个可变电压信号V6，耦合系数为r6，将输入电信号进行运算后转换为输出光信号；光学逻辑或门6-14中第一2×2耦合器6-14-1和第三2×2耦合器6-14-3共用一个随着第一光学逻辑与门5-8输出结果变化的可变电压信号V7，耦合系数均为r7，第二2×2耦合器6-14-2和第四2×
2耦合器6-14-4共用第二光学逻辑与门6-10输出光信号转化后的可变电压信号V8，
耦合系数为r8，将输入电信号进行运算后转换为输出光信号。
通过计算可知，(1)当第一直流电压源6-1产生低电平时，信号通过第一电压转换电路6-4将其转换为2.7V电压，第一光学逻辑与门6-8中的第一2×2耦合器6-8-1和第三2×2耦合器6-8-3的耦合系数r1为0.1；当第一直流电压源6-1产生高电平时，信号通过第一电压转换电路6-4将其转换为13V电压，第一光学逻辑与门6-8中的第一2×2耦合器6-8-1和第三2×2耦合器6-8-3的耦合系数r1变为0.9。(2)当第二直流电压源6-2产生低电平时，信号通过第二电压转换电路6-5将其转换为2.7V电压，光学逻辑非门6-9中的第一2×2耦合器6-9-1和第三2×2耦合器6-9-3的耦合系数为r3为0.1；信号通过第三电压转换电路6-6将其转化为2.7V电压，第二光学逻辑与门6-10中的第一2×2耦合器6-10-1和第三2×2耦合器6-10-3的耦合系数为r5为0.1；当第二直流电压源6-2产生高电平时，信号通过第二电压转换电路6-5将其转换为13V电压，光学逻辑非门6-9中的第一2×2耦合器6-9-1和第三2×2耦合器6-9-3的耦合系数为r3为0.9，信号通过第三电压转换电路6-6将其转换为13V电压，第二光学逻辑与门6-10中的第一2×2耦合器6-10-1和第三2×2耦合器6-10-3的耦合系数为r5为0.9。(3)当第三直流电压源6-3产生低电平时，信号通过第四电压转换电路6-7将其转换为2.7V电压，第二光学逻辑与门6-10第二2×2耦合器6-10-2和第四2×2耦合器6-10-4的耦合系数r6为0.1，当第三直流电压源6-3产生高电平时，信号通过第四电压转换电路6-7将其转换为14.8V电压，第二2×2耦合器6-10-2和第四2×2耦合器6-10-4的耦合系数r6变为0.96。(4)当光学逻辑非门6-9运算结果输出的光透过率低于15％时，经过第三光电探测器6-12将光信号转化为2.7V电压，第一光学逻辑与门6-8中第二2×2耦合器6-8-2和第四2×2耦合器6-8-4的耦合系数r2变为0.1，当光学逻辑非门6-9运算结果输出的光透过率高于70％时，经过第三光电探测器6-12将光信号转化为14.8V电压，第一光学逻辑与门6-8中第二2×2耦合器6-8-2和第四2×2耦合器6-8-4的耦合系数r2变为0.96。(5)当第一光学逻辑与门6-8的运算结果输出的光透过率低于15％时，经过第二光电探测器6-11将光信号转化为8.3V电压，光学逻辑或门6-14中第一2×2耦合器6-14-1和第三2×2耦合器6-14-3的耦合系数r7变为0.6，当第一光学逻辑与门6-8的运算结果输出的光透过率高于60％时，经过第二光电探测器6-11将光信号转化为13V电压，光学逻辑或门6-14中第一2×2耦合器6-14-1和第三2×2耦合器6-10-3的耦合系数r7变为0.9；(6)当第二光学逻辑与门6-10的运算结果输出的光透过率低于15％时，经过第四光电探测器6-13将光信号转化为11.1V电压，光学逻辑或门6-14中第二2×2耦合器6-14-2和第四2×2耦合器6-14-4的耦合系数r8变为0.8，当第二光学逻辑与门运算结果输出的光透过率高于60％时，经过第四光电探测器6-13将光信号转化为4.6V电压，光学逻辑或门6-14中第二2×2耦合器6-14-2和第四2×2耦合器6-10-4的耦合系数r8变为0.2；(7)基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器的透射光场可以通过传输矩阵理论进行计算，通过对应变片输入不同电压值产生不同的耦合系数组合从而获得不同透射强度的光强输出，光强的透射强度对应逻辑的0和1(这里设定光透过率低于15％对应逻辑0，光透过率高于60％对应逻辑1)。在进行二选一数据选择器逻辑运算时，三个直流电压源输出的信号是待运算的信号,输出结果是光透射强度(或光电探测器电压值)。因此，该系统最终实现了由可变的电压输入信号的光学二选一数据选择器的功能。为了实现光学二选一数据选择器的功能，使用了三个可变的电压信号分别对2×2耦合器的耦合系数进行调整和初始化，不同的输入状态对应不同的输出状态。我们在实现二选一数据选择器的过程中使用了光学逻辑与门、光学逻辑非门、光学逻辑或门，通过电压输入的不同调整其耦合系数以实现其不同状态。
第一光学逻辑与门的状态如下：
状态一：耦合系数分别为r1＝0.1，r2＝0.1；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为1.07％，输出结果可以作为0；
状态二：耦合系数分别为r1＝0.1，r2＝0.96；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为9.52％，输出结果可以作为0；
状态三：耦合系数分别为r1＝0.9，r2＝0.1；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为0.20％，输出结果可以作为0；
状态四：耦合系数分别为r1＝0.9，r2＝0.96；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为60.29％，输出结果可以作为1；
光学逻辑非门状态如下：
由于非门当中有第四直流电压源6-9-9输入固定电压14.8V至光学逻辑非门5-9中的第二2×2耦合器6-9-2和第四2×2耦合器5-9-4的耦合系数r4为0.96。
状态一：耦合系数分别为r3＝0.1，r4＝0.96；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为79.15％，输出结果可以作为1；
状态二：耦合系数分别为r3＝0.9，r4＝0.96；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为0.91％，输出结果可以作为0；
第二光学逻辑与门的状态如下：
状态一：耦合系数分别为r5＝0.1，r6＝0.1；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为1.07％，输出结果可以作为0；
状态二：耦合系数分别为r5＝0.1，r6＝0.96；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为9.52％，输出结果可以作为0；
状态三：耦合系数分别为r5＝0.9，r6＝0.1；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为0.20％，输出结果可以作为0；
状态四：耦合系数分别为r5＝0.9，r6＝0.96；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为60.29％，输出结果可以作为1；
光学逻辑或门状态如下：
状态一：耦合系数分别为r7＝0.6，r8＝0.8；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为6.18％，输出结果可以作为0；
状态二：耦合系数分别为r7＝0.6，r8＝0.2；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为70.43％，输出结果可以作为1；
状态三：耦合系数分别为r7＝0.9，r8＝0.8；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为66.63％，输出结果可以作为1；
状态四：耦合系数分别为r7＝0.9，r8＝0.2；根据传输矩阵理论计算可得,其归一化的光透过率约为96.93％，输出结果可以作为1；
上述三种光学门电路是构成基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，根据它们的状态我们可以推算出基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器的状态。现规定第一直流电压源6-1输出的电平信号为X，第二直流电压源6-2输出的电平信号为S，第三直流电压源6-3输出的电平信号为Y。其中S是数据选择端口，X\Y是数据输入端口，系统计算结果为数据选择器中或门的输出。S＝0时选中数据X送入输出端；S＝1时选中数据Y送入数据输出端。
状态一：输入信号S＝0，X＝0，Y＝0；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.1，r2＝0.96；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.1，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.1，r6＝0.1；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.6，r8＝0.8；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为6.18％，输出结果可以作为0；
状态二：输入信号S＝0，X＝0，Y＝1；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.1，r2＝0.96；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.1，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.1，r6＝0.96；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.6，r8＝0.8；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为6.18％，输出结果可以作为0；
状态三：输入信号S＝0，X＝1，Y＝0；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.9，r2＝0.96；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.1，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.1，r6＝0.1；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.9，r8＝0.8；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为66.63％，输出结果可以作为1；
状态四：输入信号S＝0，X＝1，Y＝1；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.9，r2＝0.96；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.1，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.1，r6＝0.96；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.9，r8＝0.8；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为66.63％，输出结果可以作为1；
状态五：输入信号S＝1，X＝0，Y＝0；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.1，r2＝0.1；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.9，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.9，r6＝0.1；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.6，r8＝0.8；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为6.18％，输出结果可以作为0；
状态六：输入信号S＝1，X＝0，Y＝1；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.1，r2＝0.1；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.9，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.9，r6＝0.96；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.6，r8＝0.2；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为70.43％，输出结果可以作为1；
状态七：输入信号S＝1，X＝1，Y＝0；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.9，r2＝0.1；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.9，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.9，r6＝0.1；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.6，r8＝0.8；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为6.18％，输出结果可以作为0；
状态八：输入信号S＝1，X＝1，Y＝1；
第一光学逻辑与门6-8的耦合系数r1＝0.9，r2＝0.1；
光学逻辑非门6-9的耦合系数r3＝0.9，r4＝0.96；
第二光学逻辑与门6-10的耦合系数r5＝0.9，r6＝0.96；
光学逻辑或门6-14的耦合系数r7＝0.6，r8＝0.2；
根据传输矩阵理论计算可得,输出归一化的光透过率约为70.43％，输出结果可以作为1；
除了上述给出的示例电压状态，还可以选取其他的电压状态改变耦合器耦合系数，只要对应的耦合系数的在运算之后能够对应上述两状态，我们就可以判定它可以完成二选一数据选择器逻辑运算。在实际的系统测试中，逻辑0对应的光透射率可以更低，逻辑1对应的光透射率可以更高。
根据计算方程和上述状态来看，我们可以设计出一个基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，具体步骤如下：
输入信号S由第二直流电压源产生，当电平为低电平时记为S＝0当电平为高电平时记为S＝1；输入信号X由第一直流电压源产生，电压为低电平时X＝0，电压为高电平时X＝1；输入信号Y由第三直流电压源产生，电压为低电平时Y＝0，电压为高电平时Y＝1。当S＝0，X＝0，Y＝0时，输出可以将其转化为光信号的“低电平”(透射率低于15％)，对应状态一；当S＝0，X＝0，Y＝1时，输出可以将其转化为光信号的“低电平”(透射率低于15％)，对应状态二；当S＝0，X＝1，Y＝0时，输出可以将其转化为光信号的“高电平”(透射率高于60％)，对应状态三；当S＝0，X＝1，Y＝1时，输出可以将其转化为光信号的“高电平”(透射率高于60％)，对应状态四；当S＝1，X＝0，Y＝0时，输出可以将其转化为光信号的“低电平”(透射率低于15％)，对应状态五；当S＝1，X＝0，Y＝1时，输出可以将其转化为光信号的“高电平”(透射率高于60％)，对应状态六；当S＝1，X＝1，Y＝0时，输出可以将其转化为光信号的“低电平”(透射率低于15％)，对应状态七；当S＝1，X＝1，Y＝1时，输出可以将其转化为光信号的“高电平”(透射率高于60％)，对应状态八。基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器的逻辑功能成功实现。其中各个光学逻辑门的逻辑功能转换是根据电压值的不同而改变的，该电压值是基于应力光调制器中底电极为10nm厚的钛层和100nm厚的铂层，PZT厚度2μm，顶部电极为厚度100nm的铂层，顶部电极宽度为5μm、应力光调制器长度为14μm的参数计算的。若改变参数，可根据电压导致的应变与相应的相位变化的关系计算出相应的电压值。这里规定的待运算的电压信号高低电平可能与实际输入电压不同，可首先检测其输入电压的电平值(小于1.35V为低电平，大于2V为高电平)，判断信号是高电平还是低电平，而后通过电压转换电路将其转化为对应的待运算的电压信号高低电平。输出逻辑1或0可通过透射光强判断，实际利用数据采集和处理系统记录基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器的计算结果。
Claims (9)
1.基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：构建二选一数据选择器的系统，包括：信号发生器、可调谐激光器、衰减器、偏振控制器、分束器、二选一数据选择单元、第一光电探测器、数据采集和处理系统；
所述二选一数据选择单元包括：第一直流电压源、第二直流电压源、第三直流电压源、第一电压转换电路、第二电压转换电路、第三电压转换电路、第四电压转换电路、第一光学逻辑与门、光学逻辑非门、第二光学逻辑与门、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器、光学逻辑或门；其中二选一数据选择单元中所述的光学逻辑与门、光学逻辑或门、光学逻辑非门，均由单环镶嵌式谐振腔构成；所述单环镶嵌式谐振腔的结构包括内环、外环和直波导；其中，内环由第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和第四2×2耦合器由环形波导相连构成；外环由第二2×2耦合器、第三2×2耦合器和第四2×2耦合器由U形光波导相连构成；所述外环的长度大于所述内环的周长，所述第一2×2耦合器和所述第三2×2耦合器并无直接相连；
所述第一光学逻辑与门包括：第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器以及第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器构成；所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和第四2×2耦合器由环形波导相连构成所述单环镶嵌式谐振腔的内环；第二2×2耦合器、第三2×2耦合器和第四2×2耦合器由U形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环；所述外环的长度大于内环周长，第一2×2耦合器和第三2×2耦合器并无直接相连；所述第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器分别对应直接连接于所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，可以调节第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器的耦合系数；所述可调谐激光器输出的光通过衰减器与偏振控制器，经由所述第一2×2耦合器的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在单环镶嵌式谐振腔内经过第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，在单环镶嵌式谐振腔内循环后，由第四2×2耦合器的输出端输出的信号实现光学逻辑与门的功能；
第一光学逻辑与门的输出端与第二光电探测器的输入端连接，第一输入端与第一电压转换电路连接，第二输入端与第三光电探测器连接；
所述光学逻辑非门，包括：第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器以及第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器，第四直流电压源构成；所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和第四2×2耦合器由环形波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的内环；所述第二2×2耦合器、第三2×2耦合器和第四2×2耦合器由U形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环；所述外环的长度大于内环周长，第一2×2耦合器和第三2×2耦合器并无直接相连；所述第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器分别对应直接连接于所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，可以调节第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器的耦合系数；所述第四直流电压源与第二应力光调制器和第四应力光调制器相连，并且第四直流电压源始终提供一个高电平信号，使第二2×2耦合器、第四2×2耦合器的耦合系数保持在0.96；可调谐激光器输出的光通过衰减器与偏振控制器，经由第一2×2耦合器的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在所述单环镶嵌式谐振腔内经过第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，在单环镶嵌式谐振腔内循环后，由第一2×2耦合器的输出端输出的信号实现光学逻辑非门的功能；
所述光学逻辑非门的输出端与第三光电探测器的输入端连接，输入端与第二电压转换电路连接；
所述第二光学逻辑与门，包括：第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器以及第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器构成；所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和第四2×2耦合器由环形波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的内环；第二2×2耦合器、第三2×2耦合器和第四2×2耦合器由U形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环；所述外环的长度大于内环的周长，第一2×2耦合器和第三2×2耦合器并无直接相连；第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器分别对应直接连接于第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，以实现调节第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器的耦合系数的目的；可调谐激光器输出的光通过衰减器与偏振控制器，经由第一2×2耦合器的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在单环镶嵌式谐振腔内经过第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，在单环镶嵌式谐振腔内循环后，由第四2×2耦合器的输出端输出的信号实现光学逻辑与门的功能；
所述第二光学逻辑与门的输出端与第四光电探测器的输入端连接，所述第一输入端与第三电压转换电路连接，第二输入端与所述第四电压转换电路连接；
所述光学逻辑或门，包括：第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器以及第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器构成；所述第一2×2耦合器、第二2×2耦合器和第四2×2耦合器由环形波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的内环；第二2×2耦合器、第三2×2耦合器和第四2×2耦合器由U形光波导相连构成单环镶嵌式谐振腔的外环；所述外环的长度大于内环的周长，第一2×2耦合器和第三2×2耦合器并无直接相连；所述第一应力光调制器、第二应力光调制器、第三应力光调制器、第四应力光调制器分别对应直接连接于第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，可以调节第一2×2耦合器、第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器的耦合系数；可调谐激光器输出的光通过衰减器与偏振控制器，经由第一2×2耦合器的输入端传送入单环镶嵌式谐振腔，在单环镶嵌式谐振腔内经过第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，在单环镶嵌式谐振腔内循环后，由第一2×2耦合器的输出端输出的信号实现光学逻辑或门的功能；
所述光学逻辑或门的第一输入的与第二光电探测器连接，第二输入端与第四光电探测器连接；
所述的信号发生器输出两路信号，一路送入可调谐激光器的电压调谐端口，用于扫描激光器的波长，另一路送入数据采集和处理系统；
二选一数据选择单元的第一路待运算电压由第一直流电压源输入信号至第一电压转换电路，经过第一电压转换电路将输入电平信号转化为相应的电压值输入至第一光学逻辑与门中的第一应力光调制器和第三应力光调制器；第二路待运算电压由第二直流电压源输入电平信号至第二电压转换电路，经过第二电压转换电路将输入的电平信号转化为相应的电压值输入至光学逻辑非门中的第一应力光调制器和第三应力光调制器，随后光学逻辑非门通过第一2×2耦合器将运算结果输出至第三光电探测器转化后将对应电压送至第一光学逻辑与门中的第二应力光调制器和第四应力光调制器，此时输入第一光学逻辑与门的信号经过运算将运算结果送入第二光电探测器进行转化，第二光电探测器将运算结果转化为相应的电压信号后送入光学逻辑或门中的第一应力光调制器和第三应力光调制器；第三路待运算电压由第二直流电压源输入电平信号至第三电压转换电路中，经过第三电压转换电路将电平信号转化为对应电压信号输入至第二光学逻辑与门中的第一应力光调制器和第三应力光调制器，第四路待运算电压由第三直流电压源输入电平信号至第四电压转换电路，经过第四电压转换电路将电平信号转化为相应的电压信号并输入至第二光学逻辑与门中的第二应力光调制器和第四应力光调制器中，此时输入第二光学逻辑与门的信号经过运算将运算结果送入至第四光电探测器中，经过第四光电探测器转化为对应电压值输入至光学逻辑或门中的第二应力光调制器和第四应力光调制器之中；此时光学逻辑或门中有两路电压输入进行计算，最终将计算结果经过第一光电探测器，输出的信号传入数据采集和处理系统显示计算结果；电压转换电路检测数字系统中电压信号的电平高低，并将其转化为对应的电压信号值；
可调谐激光器输出的光通过衰减器与偏振控制器，经由分束器将激光分为四束分别经由第一光学逻辑与门、第二光学逻辑与门、光学逻辑或门、光学逻辑非门的第一2×2耦合器的输入端送入单环镶嵌式谐振腔，在腔内经过第二2×2耦合器、第三2×2耦合器、第四2×2耦合器，在腔内多次循环后，其中光学逻辑非门和光学逻辑或门的运算结果分别由第一2×2耦合器的输出端输出逻辑门运算结果，第一光学逻辑与门和第二光学逻辑与门的运算结果分别由第四2×2耦合器的输出端输出逻辑门运算结果；最终的运算结果由光学逻辑或门的第一2×2耦合器输出端将运算结果送入第一光电探测器，并且经由第一光电探测器将运算结果传入数据采集和处理系统。
2.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：当第一直流电压源产生低电平时，信号通过第一电压转换电路将其转换为2.7V电压，第一光学逻辑与门中的第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数r1为0.1；当第一直流电压源产生高电平时，信号通过第一电压转换电路将其转换为13V电压，第一光学逻辑与门中的第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数r1变为0.9；当第二直流电压源产生低电平时，信号通过第二电压转换电路将其转换为2.7V电压，光学逻辑非门中的第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数为r3为0.1；信号通过第三电压转换电路将其转化为2.7V电压，第二光学逻辑与门中的第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数为r5为0.1；当第二直流电压源产生高电平时，信号通过第二电压转换电路将其转换为13V电压，光学逻辑非门中的第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数为r3为0.9，信号通过第三电压转换电路将其转换为13V电压，第二光学逻辑与门中的第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数为r5为0.9；当第三直流电压源产生低电平时，信号通过第四电压转换电路将其转换为2.7V电压，第二光学逻辑与门第二2×2耦合器和第四2×2耦合器的耦合系数r6为0.1，当第三直流电压源产生高电平时，信号通过第四电压转换电路将其转换为14.8V电压，第二2×2耦合器和第四2×2耦合器的耦合系数r6变为0.96；当光学逻辑非门运算结果输出的光透过率低于15％时，经过第三光电探测器将光信号转化为2.7V电压，第一光学逻辑与门中第二2×2耦合器和第四2×2耦合器的耦合系数r2变为0.1，当光学逻辑非门运算结果输出的光透过率高于70％时，经过第三光电探测器将光信号转化为14.8V电压，第一光学逻辑与门中第二2×2耦合器和第四2×2耦合器的耦合系数r2变为0.96；当第一光学逻辑与门的运算结果输出的光透过率低于15％时，经过第二光电探测器将光信号转化为8.3V电压，光学逻辑或门中第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数r7变为0.6，当第一光学逻辑与门的运算结果输出的光透过率高于60％时，经过第二光电探测器将光信号转化为13V电压，光学逻辑或门中第一2×2耦合器和第三2×2耦合器的耦合系数r7变为0.9；当第二光学逻辑与门的运算结果输出的光透过率低于15％时，经过第四光电探测器将光信号转化为11.1V电压，光学逻辑或门中第二2×2耦合器和第四2×2耦合器的耦合系数r8变为0.8，当第二光学逻辑与门运算结果输出的光透过率高于60％时，经过第四光电探测器将光信号转化为4.6V电压，光学逻辑或门中第二2×2耦合器和第四2×2耦合器的耦合系数r8变为0.2；基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器的透射光场可以通过传输矩阵理论进行计算。
3.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：设定光透过率低于15％对应逻辑0，光透过率高于60％对应逻辑1。
4.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：所述的单环镶嵌式谐振腔的光学系统中的内外环周长比例为1∶2，选用硅波导。
5.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：单环镶嵌式谐振腔中2×2耦合器结构选用马赫-曾德尔干涉仪，其耦合系数可以通过调整干涉仪的相位进行调节；
所述的光学逻辑与门中的第一2×2耦合器与第三2×2耦合器的耦合系数保持一致，第二2×2耦合器与第四2×2耦合器的耦合系数保持一致；相应的第一2×2耦合器与第三2×2耦合器的应力光调制器的电压信号一致，第二2×2耦合器与第四2×2耦合器的应力光调制器的电压信号也一致；
电压转换电路转换后的电压值是基于应力光调制器中底电极为10nm厚的钛层和100nm厚的铂层，PZT厚度2μm，顶部电极为厚度100nm的铂层，顶部电极宽度为5μm、应力光调制器长度为14μm的参数计算的。
6.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：待运算电压信号输入之前经电压转换电路模块，电压转换电路模块实现电平检测和电压转换；光电探测器及其转换电路实现输出光信号转化为电信号并通过电压转换电路模块转换为相应电压值。
7.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：2×2耦合器包括：一个环形波导、一个嵌套在环形波导外的U形波导以及两个直波导。
8.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：可调谐激光器内含光隔离器。
9.根据权利要求1所述的基于光学单环镶嵌式谐振腔的二选一数据选择器，其特征在于：所述的衰减器在系统进行逻辑运算时保持不变、系统运行时光功率在探测器的饱和功率范围以下。
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