[發明專利]基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門

在審

• 申請號: 201610116634.2
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105629625A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 董小偉;許夢真
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光纖通信領域，尤其涉及一種基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門，以實現對光信號的異或處理。

背景技術

光纖通信技術的飛速發展和多媒體通信技術的日益成熟，人們對高速、寬帶的需求越來越大，全光信號處理技術有望突破電子速率瓶頸，使得網絡中單信道傳輸速率大大增加。全光邏輯門是實現全光數字信號處理的關鍵部件，其中全光異或門可以用于光標簽或分組交換、門限判決、數據編碼、奇偶校驗、全光數據加密等重要功能。

目前，針對光OOK（On-Off-Keying）信號的全光異或邏輯主要分為以下四類：(1)利用半導體光放大器（SOA）非線性效應的全光異或門方案，如劉永等利用SOA對光信號的相位調制作用，提出一種基于級聯半導體光放大器的全光異或門裝置[國家發明專利201410563350.9]；(2)基于非線性光纖環鏡（NOLM）的全光異或門方案，[如：段杰等，“基于太赫茲光解復用器-四波混頻效應的全光異或門方案”，光子學報，2013,42(9):1031-1038]；(3)基于微環諧振器結構的全光異或門結構，[如，翟耀，陳少武，“基于微環諧振器結構的全光異或非門結構”，國家發明專利201010115705.X]；(4)基于光子晶體的全光異或門方案，[如，歐陽征標，余銓強，“高對比度光子晶體“或”、“非”、“異或”邏輯門”，國家發明專利201410797514.4]。但是，上述全光異或門方案，大多結構復雜，制作成本較高，而且需要精確的時間和相位控制，增大了系統構建難度和不穩定性風險。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有全光異或邏輯門方案暴露出的不足，提出一種基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門。

本發明的技術方案：

基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門，包括，第一脈沖激光器、第二脈沖激光器、連續波激光器、第一、第二微環諧振腔、第一至第四1×2光耦合器、第一、第二3×1光耦合器、第一、第二高非線性光纖、光電探測器。

所述各器件的連接如下：

所述的第一脈沖激光器的輸出端口與第一1×2光耦合器的一字端口相連，第一1×2光耦合器的第一分叉端口與第一微環諧振腔的輸入端口相連，第一微環諧振腔的輸出端口與第一3×1光耦合器的第一分叉端口相連，第一1×2光耦合器的第二分叉端口與第二3×1光耦合器的第二分叉端口相連。

第二脈沖激光器輸出端口與第二1×2光耦合器的一字端口相連，第二1×2光耦合器的第一分叉端口與第二微環諧振腔的輸入端口相連，第二微環諧振腔的輸出端口與第二3×1光耦合器的第一分叉端口相連，第二1×2光耦合器的第二分叉端口與第一3×1光耦合器的第二分叉端口相連。

連續波激光器的輸出端口與第三1×2光耦合器的一字端口相連，第三1×2光耦合器的第一、第二分叉端口分別與第一、第二3×1光耦合器的第三分叉端口相連。

第一、第二3×1光耦合器的一字端口分別經第一、第二高非線性光纖與第四1×2光耦合器第一、第二分叉端口相連，第四1×2光耦合器的一字端口連接光電探測器。

所述的第一、第二微環諧振腔的結構參數相同。

所述的第一、第二高非線性光纖的非線性系數相同，長度相等。

本發明提出的基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門，其工作方式為：第一脈沖激光器輸出的光信號A經第一微環諧振腔延遲后與第二脈沖激光器輸出的光信號B和連續波激光器輸出的光信號一起輸出到第一高非線性光纖產生四波混頻；同理，第二脈沖激光器輸出的光信號B經第二微環諧振腔延遲后與第一脈沖激光器輸出的光信號A和連續波激光器輸出的光信號一起輸出到第二高非線性光纖產生四波混頻；如果光信號A和光信號B同為高功率（邏輯1）或低功率（邏輯0），則在第一、第二非線性光纖中產生的四波混頻效應相等，經第四1×2光耦合器形成相干抵消，光探測器檢測不到光信號（邏輯0）；相反，如果光信號A和光信號B一個為高功率（邏輯1），另一個為低功率（邏輯0），則在第一、第二非線性光纖中產生的四波混頻效應不相等，經第四1×2光耦合器形成相干加強，光探測器檢測到有光信號輸出（邏輯1）；從而實現光信號的異或邏輯。

附圖說明

圖1基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。