生物光敏蛋白bR膜应用于光子逻辑门的研究

摘要

Based on the mechanism of Complementary Suppression-Modulated Transmission (CSMT), a photonic logic device was designed, in which five classical double-variable binary logic operations were implemented with the intensity of incident violet beam as the input to the logic gate and the transmission as the output of the gate. This photonic device can be turned into different state using different illumination.%生物光敏蛋白细菌视紫红质(简称bR)是目前国际上公认的非常有发展前途的生物光色材料.bR光循环中的基态B和较稳定的中间态M所特有的性质,使得bR膜具有互补抑制调制透射特性.黄光、紫光同时入射bR膜,两者的透射光强将被互相抑制,如固定紫光光强,改变黄光光强,随黄光光强由0逐渐增大,黄光、紫光的透射性质可呈现3个阶段:第一阶段,黄光被全抑制,紫光性衰减;第二阶段,两束光皆被全抑制;第三阶段,紫光被全抑制,黄光线性增强.将这个特性应用于光子器件研究,设计了二进制双变量光子逻辑门与、或、与非、或非、0.以二光强相等紫光作为信号光代表输入,以光强可变黄光作为偏置光调节bR膜的透射性质,适当选择黄光或紫光的透射光强作为逻辑门运算结果,即可在一个器件上实现上面所提到的5种运算,且成功地进行了模拟实验.以低光强作为逻辑意义上的"0",以高光强作为逻辑意义的"1",实验运算效果很好."0"、"1"可明显区别.此全光逻辑器件具有结构简单,功能丰富,全光操作等优点.