[發(fā)明專(zhuān)利]基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的全光加法和減法器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110459804.4
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102566966A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文睿;于晉龍;韓丙辰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F7/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F7/50;G02F1/35
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高速光信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的全光加法和減法器，即利用偏振態(tài)在半導(dǎo)體光放大器、光纖或者光波導(dǎo)中的非線性旋轉(zhuǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)全光加法器和全光減法器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著人們對(duì)信息的需求和依賴(lài)與日俱增，新一代超高速光通信網(wǎng)絡(luò)，尤其是光分組交換網(wǎng)絡(luò)正成為國(guó)際上的一個(gè)研究熱點(diǎn)。而在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中，隨著分組長(zhǎng)度的減小和對(duì)分組交換速度要求的提高，高速、小時(shí)延的全光信號(hào)處理成為了制約光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸所在。因此，在新一代光網(wǎng)絡(luò)中，尤其在地址識(shí)別、分組控制等諸多子系統(tǒng)中，在光域而非電域?qū)崿F(xiàn)光信號(hào)處理成為了亟待解決的問(wèn)題。

其中，全光組合邏輯是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)處理的基礎(chǔ)，在光信號(hào)處理領(lǐng)域起著關(guān)鍵作用，近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注，已經(jīng)開(kāi)展了一系列對(duì)全光組合邏輯的相關(guān)研究工作。包括：基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)中交叉增益調(diào)制(XGM)效應(yīng)、交叉相位調(diào)制(XPM)效應(yīng)、四波混頻(FWM)效應(yīng)等的全光邏輯門(mén)；基于超快非線性干涉儀(UNI)實(shí)現(xiàn)全光邏輯門(mén)；基于馬赫曾德半導(dǎo)體放大器(MZ-SOA)的全光邏輯門(mén)；基于周期性極化鈮酸鋰波導(dǎo)(PPLN)的全光邏輯門(mén)；基于高非線性光纖(HNLF)的全光邏輯門(mén)；基于非線性光纖環(huán)鏡(NOLM)的邏輯門(mén)等。但現(xiàn)有方案在相同工作參數(shù)條件下大都只能輸出單一基礎(chǔ)邏輯，如果要實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯則需要通過(guò)多個(gè)器件級(jí)聯(lián)得到，如利用PPLN和SOA級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的全光半加器，利用SOA級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)全光半加和半減器等。

經(jīng)過(guò)分析可以看出，采用光邏輯可以克服電邏輯電路的速率限制，實(shí)現(xiàn)超高速信號(hào)處理。光邏輯器件一般采用半導(dǎo)體光放大器、高非線性光纖、周期極化鈮酸鋰晶體等非線性器件，利用各種非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。但是現(xiàn)有方案利用一個(gè)非線性器件(一個(gè)半導(dǎo)體光放大器、一段高非線性光纖或一塊周期極化鈮酸鋰晶體)只能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)組合邏輯，較為復(fù)雜的光邏輯，包括全光半加器、全光半減器、全光全加器、全光全減器只能通過(guò)多個(gè)非線性器件級(jí)聯(lián)，存在系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，穩(wěn)定性差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有全光邏輯器件中一個(gè)非線性器件只有實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)邏輯的問(wèn)題，提供一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的全光加法和減法器，從而利用單一非線性器件實(shí)現(xiàn)超高速全光加法器和全減器。

本發(fā)明提供的基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的全光加法和減法器，包括一組輸入偏振控制器(1)、一組光衰減器(2)、一個(gè)合光器件(3)、一個(gè)非線性偏振旋轉(zhuǎn)器件(4)、一個(gè)分光器件(5)、一組偏振控制器(6)和一組偏振分束器(7)；

輸入偏振控制器(1)是一個(gè)單輸入單輸出器件，輸入偏振控制器的輸入端與外界相連，輸出端與光衰減器(2)相連，用于控制輸入信號(hào)的偏振態(tài)；

光衰減器(2)也是一個(gè)單輸入單輸出器件，光衰減器的輸入端與一個(gè)輸入偏振控制器(1)輸出端相連，輸出端與合光器件(3)相連，用于控制輸入信號(hào)的光功率；

合光器件(3)是一個(gè)多輸入、單輸出器件，用于將多路光信號(hào)合成一路，合光器件的輸入端分別與多個(gè)光衰減器(2)相連，輸出端與非線性偏振旋轉(zhuǎn)器件(4)相連；

非線性偏振旋轉(zhuǎn)器件(4)是一個(gè)單輸入單輸出非線性雙折射器件，輸入端與合光器件(3)相連，輸出端與分光器件(5)相連；根據(jù)多路輸入信號(hào)中的“1”碼個(gè)數(shù)的不同，非線性偏振旋轉(zhuǎn)器件中總光功率強(qiáng)度不同，各路輸入信號(hào)和直流信號(hào)隨之發(fā)生不同程度的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)；

分光器件(5)是一個(gè)單輸入多輸出器件，用于將原始輸入的多路光信號(hào)分離，分光器件輸入端與非線性偏振旋轉(zhuǎn)器件(4)相連，輸出端分別與多個(gè)偏振控制器(6)相連；

偏振控制器(6)均為單輸入單輸出器件，偏振控制器的輸入端與分光器件相連，輸出端與偏振分束器(7)相連，用于調(diào)整信號(hào)與偏振分束器之間的相對(duì)偏振關(guān)系；

偏振分束器(7)為單輸入雙輸出器件，偏振分束器的輸入端與偏振控制器的輸出端相連，輸出端作為全光加法和減法器的輸出，用于將各路輸入光信號(hào)分解成為兩個(gè)正交的線偏振態(tài)光信號(hào)輸出，即分別成為X偏振態(tài)和Y偏振態(tài)。

非線性偏轉(zhuǎn)效應(yīng)的偏振旋轉(zhuǎn)角度與輸入數(shù)據(jù)信號(hào)總功率和相對(duì)偏振態(tài)相關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入數(shù)據(jù)的偏振態(tài)和光功率即可控制數(shù)據(jù)和直流光信號(hào)的偏振旋轉(zhuǎn)角度，在輸出端可通過(guò)偏振分束器或其他檢偏器件將偏振態(tài)變化變換為光信號(hào)強(qiáng)度變化。

該全光加法和減法器輸入為1-3路強(qiáng)度調(diào)制光數(shù)據(jù)信號(hào)及多路直流光信號(hào)或者時(shí)鐘光信號(hào)；強(qiáng)度調(diào)制光數(shù)據(jù)信號(hào)可以為歸零碼信號(hào)或者非歸零碼信號(hào)。

所述的輸入偏振控制器為手動(dòng)控制、電控或者光控光偏振態(tài)的器件。