[發明專利]可重構的動態全光混沌邏輯門

有效

• 申請號: 201710236019.X
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107065392B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 鐘東洲;許葛亮;羅偉;肖珍珍
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: G02F3/02
• 分類號: G02F3/02;H04L9/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

1.可重構的動態全光混沌邏輯門,其特征在于：包括可調諧分布反饋式激光器(1)、光分束器(2)、垂直腔表面發射激光器(3)、光隔離器(4)、偏振分束器(5)、第一減法器(6)、第二減法器(7)；所述的光分束器(2)和垂直腔表面發射激光器(3)之間還并聯有第一光學衰減器(8)、第二光學衰減器(9)和半波片(10)，所述可調諧分布反饋式激光器(1)通過光分束器(2)分別連接第一光學衰減器(8)和第二光學衰減器(9)，所述第一光學衰減器(8)連接垂直腔表面發射激光器(3)，所述第二光學衰減器(9)通過半波片(10)連接垂直腔表面發射激光器(3)，所述垂直腔表面發射激光器(3)通過光隔離器(4)連接偏振分束器(5)，所述偏振分束器(5)還分別連接第一減法器(6)和第二減法器(7)。

2.如權利要求1所述的可重構的動態全光混沌邏輯門，其特征在于：所述垂直腔表面發射激光器(3)的中心波長為850nm，閾值電流為6.8mA。

3.如權利要求1所述的可重構的動態全光混沌邏輯門,其特征在于：其方法為；利用外部光注入VCSEL混沌系統的豐富模式給出了一個全光混沌邏輯計算，考慮VCSEL偏振混沌系統作為混沌處理器，基于自旋理論模型，兩個偏振分量混沌狀態改變取決于如下速率方程組：

混沌處理器接受外部光的輸入，然后改變內部的混沌狀態，這時，系統輸出兩個偏振分量作為兩個邏輯輸出X和Y；假定兩偏振輸出的E_x(t)和E_y(t)的均方差分別為σ_x和σ，_y在分別給定兩個偏振分量的門限值E_x^*和E_y^*條件下，如果σ_x-E_x^*≤0和σ_y-E_y^*≤0，則X＝0，Y＝0；σ_x-E_x^*>0和σ_y-E_y^*>0，則X＝1，Y＝1；

其中，符號f表示函數；下標x和y分別表示VCSEL激射的x和y混沌偏振分量；I＝I₁+I₂為輸入邏輯信號，I₁和I₂分別為兩個邏輯輸入序列；C＝C₁+C₂為控制邏輯信號，它是外部激光器與VCSEL的頻率失諧，或VCSEL的偏置電流，C₁和C₂作為控制邏輯信號兩個邏輯序列；N是價帶和導帶之間的總的反轉粒子數；n是上旋和下旋輻射通道之間的反轉粒子數差。

4.如權利要求3所述的可重構的動態全光混沌邏輯門，其特征在于：所述全光混沌邏輯計算的方法步驟為：

第一步：給定不同的外部光注入光強的初始值I₀和控制邏輯參數初試值C₀，計算速率方程組，然后根據偏振雙穩態理論，計算和分析激光器混沌偏振雙穩態,根據偏振雙穩態的演變規律，選取最優的I₀和C₀；

第二步：增加外部注入和控制參數，對于混沌邏輯AND，OR，NAND，NOR，XOR，XNOR運算，讓I(t)＝I₁(t)+I₂(t)+I₀，C＝C₁(t)+C₂(t)+C₀；對于混沌邏輯NOT運算，讓I(t)＝I₁(t)+I₀，C(t)＝C₁(t)+C₂(t)+C₀(t)；

第三步：重新計算速率方程組(1)-(4)，得到輸出x，y偏振分量的混沌態E_x(t)和E_y(t)，并計算它們的均方差σ_x和σ_y；

第四步：根據門限機制，得到邏輯輸出,給定x和y偏振分量的門限值E_x^*和E_y^*，如果σ_x-E_x^*≤0和σ_y-E_y^*≤0，則X＝0，Y＝0；σ_x-E_x^*>0和σ_y-E_y^*>0，則X＝1，Y＝1；

第五步：當邏輯控制參數C與兩個邏輯輸入信號I₁和I₂滿足一定的邏輯關系時，可獲得一種基本的全光混沌邏輯運算，改變C與I₁和I₂的邏輯關系，重復步驟2-4，可以獲得其他全光混沌邏輯運算。