[發明專利]一種基于級聯半導體光放大器的全光異或門裝置

有效

• 申請號: 201410563350.9
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104280975A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 劉永;徐敬亞;李夢雪;呂東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，具體涉及一種基于級聯半導體光放大器的全光異或門裝置，實現全光網絡中全光信號的邏輯異或處理。

背景技術

進入21世紀以來，人們對信息的需求與日俱增。但在現有的基于電子技術的通信網中，網絡上各個節點要完成光/電/光的轉換，其中的電子器件受制于其自身，信號處理速率受到自身條件限制而產生了通信網中的“電子瓶頸”現象，難以滿足高速通信綜合業務日益發展的要求。

而光/光的信號處理方案摒棄了電子器件的限制，直接進行光信號處理，其處理速度較光/電/光的轉換方式有明顯優勢。由此而引發了全光網絡的構想和相關研究。未來的光高速網絡，想要實現全光信號處理，全光邏輯門是實現全光數字信號處理的關鍵部件。其中的全光異或門可以用于標簽交換、數據編碼、奇偶校驗、信號再生等，對其研究有重要意義。

基于SOA的交叉相位調制實現全光邏輯門的基本原理是：參與邏輯運算的信號變化引起SOA輸入光功率的變化，光功率消耗的載流子濃度隨之發生變化，進而引起折射率的變化，從而使相位發生變化，并在干涉的作用下使得輸出光功率發生變化。由于載流子恢復時間的限制，其速率往往難以進一步提高。后來，有學者提出利用差分方法實現全光異或門的方案，巧妙地避開了載流子恢復時間的限制，實現了40Gb/s的處理速率。但其也存在較明顯的缺點：需要精確的時間和相位控制，這在實際中增大了系統構建的難度，也增大了系統穩定性的風險。

本發明針對上述方案對相位控制要求嚴格的缺點，在MZI結構基礎上提出了一種利用信號光對級聯SOA的調制實現異或邏輯運算的新方案。該方案通過將信號光以相反比例分兩級輸入SOA的方法，降低了方案對相位控制的要求，使得系統更加穩定。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的在于克服當前基于交叉相位調制效應邏輯門的缺點，提供一種基于馬赫-曾得爾干涉儀結構的級聯半導體光放大器(SOA)的全光異或門裝置，可以降低對相位精確調制的依賴，提高輸出的穩定性。

為了解決上述技術問題，達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于級聯半導體光放大器的全光異或門裝置，其特征在于，包括第一功分器1，第二功分器6、第三功分器14、第一耦合器2、第二耦合器8、第三耦合器19、第四耦合器15、第一級聯半導體光放大器SOA3、第二級聯半導體光放大器SOA9、第三級聯半導體光放大器SOA20、第四級聯半導體光放大器16、第一濾波裝置4、第二濾波裝置10、第三濾波裝置21、第四濾波裝置17、第一功率調節裝置17、第二功率調節裝置5、第三功率調節裝置7、第四功率調節裝置18、合路器12和移相器11，所述第一功分器1、第二功分器6、第三功分器14和合路器12共同構成馬赫曾得爾干涉儀，其余各元件分布于干涉儀兩臂；中心波長為λ₁的脈沖光A光攜帶信號，輸入到50:50的第一功分器1后，第一功分器的下輸出下端口接第一功率調節裝置13；中心波長為λ₃的時鐘光輸入到50:50第三功分器14后，第三功分器的輸出上端口與第一功分器1的上輸出上端口與第一耦合器2的輸入端連接，第一耦合器的輸出端依次接第一級聯半導體光放大器SOA3、第一濾波裝置4；

第三功分器14輸出下端口與第一功分器1的下端口共接第四耦合器15輸入端，第四耦合器的輸出端接第四級聯半導體光放大器SOA16、第四濾波裝置17；第一濾波裝置4之后依次接第二功率調節裝置5、第二耦合器8的一個輸入端，第四濾波裝置17之后依次接第四功率調節裝置18、第三耦合器19的一個輸入端；

中心波長為λ₂的脈沖光B光攜帶信號，在輸入50:50的第二功分器6后，第二功分器6輸出上端口接第三功率調節裝置7，第三功率調節裝置的輸出端口接第二耦合器8一個輸入端口，第二功分器6輸出下端口接第三耦合器19的一個輸入端口；第二耦合器8后依次接第二級聯半導體光放大器SOA9、第二濾波裝置10，第三耦合器19后依次接第三級聯半導體光放大器SOA20、第三濾波裝置21，第二濾波裝置10的輸出端接移相器11，移相器和第三濾波裝置21分別接合路器12的兩個輸入端口。