[發明專利]一種全光邏輯譯碼器

有效

• 申請號: 201210352904.1
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103676401A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 胡哲峰;劉海洋;陳福深;陳開鑫;曹永盛;孫豹
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00;G02F1/365
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及了全光邏輯處理領域，具體涉及了一種全光邏輯譯碼器，該裝置基于非線性光波導級聯和頻和差頻(SFG+DFG)效應和半導體光放大器交叉增益調制(XGM)效應，實現了一種全光2線到4線譯碼器。

背景技術

隨著網絡容量的增加和信號傳輸與交換速率的不斷提高，由于集成電路加工工藝和半導體材料本身的限制，電子學的瓶頸效應捋日趨明顯。在未來智能化全光網絡中，電學領域的器件會受到電子瓶頸的嚴重困擾；相比之下，全光信號處理技術則能充分發揮光波在高速信號處理方面的優勢。因此，高速全光信號處理捋是未來的發展趨勢。

任何一個完整的通信系統都有各種各樣的邏輯器件，光纖通信系統也不例外。隨著系統復雜程度不斷增加，迫切需要發展具有復雜邏輯運算功能的全光邏輯器件，而全光邏輯譯碼器就是其中之一。

要實現全光邏輯譯碼器必須要使裝置分辨出A光輸入沒有B光輸入有B光輸入沒有A光輸入有A光也有B光輸入(AB)和沒有A光也沒有B光這四種狀態。通過查閱資料發現，在之前的研究中，華中科技大學的Y.Wang等人在2007年利用了半導體光放大器中的交叉增益調制(XGM)和四波混頻(FWM)來實現了全光邏輯譯碼器。這個方案取得了比較好的結果，但是仍存在一些不足之處，由于半導體光放大器中四波混頻效率比較低，因而獲得的AB結果較弱，增大了誤碼率為了彌補這一不足，需要在半導體光放大器后面再加一個摻鉺光纖放大器。整個方案需要三個半導體光放大器和一個摻鉺光纖放大器，使得整個方案較復雜。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供了一種全新的全光邏輯譯碼器方案。非線性光波導在光信號邏輯處理中的優勢是檢測AB狀態，而半導體放大器在光信號邏輯處理中的優勢是檢測狀態。本發明結合了非線性光波導和半導體光放大器在光信號處理中各自的優勢，實現了2線到4線的全光邏輯譯碼器，并減少了器件數量，簡化了結構，便于集成。

本發明采用的譯碼技術方案為：

本裝置通過檢測信號光A和信號光B的輸入狀態來實現了2線到4線譯碼。輸入本裝置的光被第一光耦合器耦合在一起，再經過第二光耦合器被分為上下兩路。上路光依次通過非線性光波導和光波分解復用器，下路光依次通過半導體光放大器和濾波器。

如果只有單路信號光A或B輸入，在上路，信號光通過非線性光波導，然后從波分解復用器中與其波長相對應的輸出端口輸出，在下路，信號光和探測光在半導體光放大器發生交叉增益調制導致探測光被抑制，使得濾波器后的端口沒有光輸出，這就實現了對只有單個信號光輸入的情況即和的檢測。

如果兩路信號光A和B都有輸入，在上路，兩路信號光和探測光在非線性光波導中發生級聯和頻和差頻非線性效應，導致兩路信號光被消耗并產生了一個空閑光，空閑光通過波分解復用器，然后從其波長相對應的輸出端口輸出，在下路兩路信號光和探測光在半導體光放大器發生交叉增益調制導致探測光被抑制，使得濾波器后的端口沒有光輸出，這就實現了對有兩個信號光輸入的情況即AB的檢測。

如果沒有信號光A也沒有信號光B輸入，在上路，非線性光波導中沒有信號光通過也不發生非線性效應，波分解復用器后的輸出端口沒有光輸出，在下路，沒有信號光通過半導體光放大器所以不會發生交叉增益調制，僅有探測光通過半導體光放大器后，從濾波器后的輸出端口輸出，這就實現了對兩個信號光都沒有輸入的情況即的檢測。

綜上，本方案所涉及的全光邏輯譯碼器的真值表如表1所示，“1”代表有光輸入或輸出，“0”代表沒有光輸入或輸出：

表1

本發明的有益效果是，結合了非線性光波導和半導體光放大器在光信號處理中各自的優勢，實現了2線到4線的全光邏輯譯碼器，并減少了器件數量，簡化了結構；本裝置中波分解復用器也可換成其他分波設備，比如一個一分三光耦合器和三個濾波器，這樣雖然增加了設備數量，但是可以降低設備成本。

附圖說明

圖1為本發明實現的全光邏輯譯碼器的結構示意圖；

圖2為非線性光波導中級聯和頻和差頻效應示意圖。

具體實施方式

信號光A、信號光B和探測光波長不同，信號光A的波長和信號光B的波長滿足非線性光波導中發生和頻(SFG)效應準相位匹配的要求。

非線性光波導中的級聯和頻差頻效應如圖2所示，信號光A與信號光B因為滿足準相位匹配所以發生和頻效應，生成了一個和頻光，同時A與B能量被消耗，新生成的和頻光與探測光發生差頻效應，生成了一個空閑光。