[發明專利]一種全加器和全減器的實現方法和裝置

有效

• 申請號: 201210192835.2
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102736356A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王健;劉勇豪;桂成程;向超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02F1/365
• 分類號: G02F1/365
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明涉及一種對光信號實現全加和全減邏輯運算的可用于全光計算和全光通信等領域的方法和裝置，屬于全光邏輯門領域的技術。

背景技術

21世紀人們對信息的需求與日俱增，對網絡的傳輸容量和信息處理速率有更高的要求。全光網絡能夠提供高速大容量的傳輸以及處理能力，可以突破現有網絡光電光轉換的速率瓶頸。全光計算在全光網絡中扮演著重要角色，而全光全加器和全減器是實現全光算術運算的關鍵器件，因而獲得越來越多的關注。

目前為止，全光全加器和全減器主要是基于半導體光放大器中的交叉增益調制(文獻1，L.Lei，et.al，″Reconfigurable?photonic?full-adder?and?full-subtractor?based?on?three-input?XOR?gate?and?logic?minterms″，Electron.Lett.48，399，2012)和周期極化反轉鈮酸鋰中的二階非線性效應(文獻2，J.Shen，et.al，″All-Optical?Full-Adder?Based?on?Cascaded?PPLN?Waveguides″，J.Quantum?Electron.47，1195，2011)，但是它們的結構都比較復雜，且需要四個半導體光放大器或者五個周期極化反轉鈮酸鋰級聯。如果可以找到一種實現全光全加器和全減器的方法和裝置，其具有簡單易實現的特點，則對于實現全光計算將具有重要價值。

對兩個一位二進制數及來自低位的進位進行相加，產生本位和及向高位進位的邏輯電路稱為全加器。全加器有三個輸入端X、Y和Z，二個輸出端S和C，輸出端S和C的邏輯表達式如下：

S=X⊕Y⊕Z;]]>C=X·Y+(X⊕Y)·Z]]>

在該邏輯表達式中，X和Y是加數和被加數，Z是低位向本位的進位，C是本位向高位的進位，S是本位全加和。

對兩個一位二進制數及來自低位的借位進行相減，產生本位差及向高位借位的邏輯電路稱為全減器。全減器也有三個輸入端X、Y和Z，二個輸出端D和B。輸出端D和B的邏輯表達式如下：

D=X⊕Y⊕Z;]]>B=X‾·Y+(X⊕Y‾)·Z]]>

在該邏輯表達式中，X和Y是被減數和減數，Z是低位向本位的借位，B是本位向高位的借位，D是本位全減差。

發明內容

本發明的目的是提供一種全加器和全減器的實現方法和裝置；本發明利用非線性波導中的三階非線性效應，對輸入的三個信號光進行處理，得到全加器和全減器的輸出；本發明的方法和裝置簡單易實現，可以工作在高速情況下。