[發明專利]一種實現控制交換門的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210293290.4
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102789110A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 王健;桂成程;劉勇豪;向超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00;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

本發明屬于光信號處理技術，涉及一種數據交換方式的實現，具體涉及一種控制交換邏輯門的實現方法和裝置。

背景技術

為了滿足未來通信和計算領域的需要，全光信號處理技術越來越多的受到關注。光學非線性效應為實現各種各樣的全光信號處理功能提供了一條有效途徑。基于基本的邏輯門比如與門、或門、非門、異或門、同或門、與非門、或非門等，一些典型的先進邏輯操作越來越受到關注，包括半加器、半減器、數據選擇器和控制交換門等。在大規模集成的大趨勢下，期待可以利用簡單的器件來實現這些功能。

控制交換門是適用于可逆計算的一種計算門電路。控制交換門具有普適性，也就意味著任何邏輯運算和算術運算均可以由控制交換門來實現。

控制交換門提供實現可逆計算的邏輯操作，其有三個輸入端口A_in、B_in、C_in和三個輸出端口A_out、B_out、C_out。輸入端口A_in和輸入端口B_in分別輸入第一路信號光（攜帶信息A）和第二路信號光（攜帶信息B），輸入端口C_in輸入控制光（攜帶信息C）。當輸入端口C_in控制光為邏輯“0”時，輸出端口A_out輸出的光波攜帶輸入端口A_in信號光的信息,輸出端口B_out輸出的光波攜帶輸入端口B_in信號光的信息；當輸入端口C_in控制光為邏輯“1”時，輸出端口A_out輸出的光波攜帶輸入端口B_in信號光的信息,輸出端口B_out輸出的光波攜帶輸入端口A_in信號光的信息，即實現了可控制的交換；另外，輸出端口C_out輸出的為輸入端口C_in的控制光。

傳統用于實現控制交換門的方法實現起來較為復雜。如果可以找到一種實現控制交換門的方法和裝置，使其具有簡單易實現的特點，則對于推動未來通信和計算領域的發展將具有重要價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種實現控制交換門的方法和裝置，本發明簡單易實現，可以工作在高速情況下，同時具有良好的可擴展性。

本發明提供的一種實現控制交換門的方法，其特征在于，利用兩個具有三階非線性效應的非線性光波導，實現適用于可逆計算的、具有三個輸入端口和三個輸出端口的控制交換邏輯門。

作為上述技術方案的優選，該方法的過程為：控制交換門的第一、第二和第三輸入端口依次輸入控制光、第一路信號光和第二路信號光，讓第一路信號光和控制光進入第一非線性光波導中，讓第二路信號光和所述控制光進入第二非線性光波導中，將第一非線性光波導輸出的第一路信號光與第二非線性光波導輸出的新生閑頻光進行組合提供給控制交換門的第二輸出端口輸出，將第一非線性光波導輸出的新生閑頻光和第二非線性光波導輸出的第二路信號光進行組合提供給控制交換門的第三輸出端口輸出，所述控制光提供給控制交換門的第一輸出端口輸出。

本發明提供的實現控制交換門的裝置，其特征在于：該裝置包括第一至第五耦合器，第一、第二非線性光波導，第一、第二波分解復用器，其中，第一、第二非線性光波導為具有三階非線性效應的光波導；

第一耦合器的輸入端口為控制交換門的第一輸入端口C_in，用于接收攜帶信息C的控制光，該控制光還提供給控制交換門的第一輸出端口C_out，其輸出信息C＇＝C；

第二耦合器的第一輸入端口為控制交換門的第二輸入端口A_in，用于接收攜帶信息A的第一路信號光，第二耦合器的第二輸入端口與第一耦合器的第一輸出端口連接；

第一非線性光波導的輸入端口與第二耦合器的輸出端口連接，第一非線性光波導的輸出端口與第一波分解復用器的輸入端口連接，第一波分解復用器的第一輸出端口與第四耦合器的第一輸入端口連接，第一波分解復用器的第二輸出端口與第五耦合器的第一輸入端口連接；

第三耦合器的第一輸入端口與第一耦合器的第二輸出端口連接，第三耦合器的第二輸入端口為控制交換門的第三輸入端口B_in，用于接收攜帶信息B的第二路信號光；