[發明專利]一種實現全光或非門的級聯半導體光放大器干涉裝置

在審

• 申請號: 201410312088.0
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104049435A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 徐敬亞;呂東;閆振彪
• 申請（專利權）人: 徐敬亞;呂東;閆振彪
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 謝敏

技術領域：

本發明涉及一種級聯半導體光放大器SOA干涉儀裝置，特別涉及一種實現全光信號處理中的邏輯或非門的裝置。

背景技術：

在未來的全光網絡中，光交換、光計算和光傳輸是實現全光信號處理的核心單元，而它們都要以全光邏輯門為基礎進行工作。構筑更高速率、更大容量的光通信網絡是全球性的研究熱點。全光邏輯門是實現電計算向光計算跨越的基石，其發展有助于突破“電子瓶頸”的限制，提高網絡容量，實現全光3R再生。光邏輯門還可以實現全光信號提取、全光地址識別和全光復用／解復用等諸多重要的功能。其中全光或非門(NOR)在全光比特誤碼監控中扮演了重要的角色。

半導體光放大器因其體積下、低功耗、易集成、具有良好非線性等種種優點，成為研制全光邏輯器件的首選。已報道的基于半導體光放大器實現全光邏輯門的方案有多種，基本上利用的是半導體光放大器SOA的以下四種非線性效應：交叉相位調制XPM、交叉增益調制XGM、交叉偏振調制和四波混頻FWM。基于四種效應構成的邏輯門各有優缺點，其中，基于XPM構成的邏輯門以其穩定的輸出受到廣泛研究。

利用半導體光放大器的載流子運動方程和增益方程，對基于SOA的交叉相位調制實現全光邏輯門的基本原理作如下解釋：

參與邏輯運算的信號光功率的變化，引起半導體光放大器內消耗的載流子濃度發生變化，從而引起有源區折射率的變化，進而使相位發生變化，在干涉的作用下將相位變化轉化為輸出光功率的變化。通過精確調節相位變化，可以很大程度的實現消光，與基于交叉增益調制設計的邏輯門的輸出結果相比，其輸出具有更高的消光比。

發明內容

本發明出于提高當前基于交叉相位調制效應邏輯門的消光比的目的，設計了一種基于級聯馬赫-曾得爾干涉儀結構的利用半導體光放大器SOA的非線性實現全光或非門裝置。該方案結構穩定，并可以提高輸出邏輯結果的消光比。

為實現上述目的，本發明采用的方案是：?一種實現全光邏輯或非門的半導體光放大器級聯裝置，?A光接入到功分器1，A光功率分到功分器兩個輸出端口，在上方端口后接功率調節裝置2；時鐘Clock光輸入到功分器15，功分器15輸出上方端口后接功率調節裝置16；功率調節裝置2和功率調節裝置16分別接到耦合器3的兩個輸入端；功分器1、功分器15的輸出下方端口分別接耦合器17的兩個輸入端口；耦合器3、耦合器17輸出端口依次分別接SOA4、SOA18、功率調節裝置5、功率調節裝置19，功率調節裝置5、功率調節裝置19的輸出端分別接合路器6的兩個輸入端。B光接入到功分器9，功分器9的上方端口后接功率調節裝置10，合路器6輸出端后依次接功率調節裝置7和功分器8，功分器8的兩個輸出端中的上端口后接功率調節裝置20，功率調節裝置20和功率調節裝置10的輸出端分別接到耦合器11的兩個輸入端；功分器9、功分器8的輸出端下方端口分別接耦合器21的兩個輸入端口；耦合器11、耦合器21輸出端口依次分別接SOA12、SOA22、濾波裝置13、濾波裝置23，濾波裝置13、濾波裝置23的輸出端分別接合路器14的兩個輸入端。

A光、B光和時鐘光分別分光并輸入系統的裝置由功分器1、功分器9、功分器15和功率調節裝置2、功率調節裝置10、功率調節裝置16、功率調節裝置20組成，或由對應在各分路位置的耦合系數不為3dB的耦合器24和輸入端口25組成，或由對應在各分路位置的耦合器30、功率調節裝置31和輸入端口29組成。

時鐘光輸入到第二級干涉儀的裝置由分路器8后在分路器8的輸出上方端口或下方端口接功率調節裝置20組成，或由分路器8組成，或由輸入端口25、3dB耦合器24組成，或由耦合器30、功率調節裝置31、輸入端口29組成。

SOA4、SOA12、SOA18、SOA22由參數相同的行波半導體光放大器組成。

將不同路的光合路的裝置由耦合器3、耦合器11、耦合器17、耦合器21組成，或由與合路器14相同的四個合路器接入耦合器3、耦合器11、耦合器17、耦合器21對應的位置組成。

功率調節裝置2、功率調節裝置7、功率調節裝置10、功率調節裝置16、功率調節裝置20分別由衰減器組成，或由功分器組成，或由光纖放大器組成。

實現兩級間功率平衡的裝置，由功率調節裝置7組成，或由濾波裝置5、濾波裝置19輸出端分別接入參數相同的功率調節裝置36、功率調節裝置37組成。