[發明專利]一種基于時間透鏡成像的光邏輯“非”門運算系統

有效

• 申請號: 201910312115.7
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110231745B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 郭淑琴;田寒波;任宏亮;李勝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G02F3/00
• 分類號: G02F3/00;H03K19/20
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于時間透鏡成像的光邏輯“非”門運算系統，包括擴碼子系統、時間透鏡成像反演子系統和縮碼子系統，所述擴碼子系統實現將“1”變換為“10”，將“0”變換為“01”；所述時間透鏡成像反演子系統實現脈沖對的反轉，即實現將“10”反轉為“01”，將“01”則反轉為“10”；縮碼子系統實現將“01恢復為“0”，將“10”恢復為“1”。經過系統三個部分的共同作用，實現“1”轉換為“0”，“0”轉換為“1”的邏輯“非”門運算。本發明不僅可使邏輯“非”運算系統大為簡化，也使得運算速率得到大幅度提高。

技術領域

本發明涉及一種基于時間透鏡成像的光邏輯“非”門運算系統。

背景技術

目前光通信網絡中的傳輸速率已經達到Tbit/s量級，但是在節點處的信號處理及交換則受限于光交換器件而使整個光網絡受到一定程度的延緩。光邏輯“非”門是光邏輯器件的基本元件之一，它與邏輯“與”和邏輯“或”組合可以形成多種復雜的光邏輯運算功能，是實現全光網絡高速化的重要器件。

時間透鏡是指能夠對光信號產生二次時間相移的一種光器件，光通信領域中的信號處理，首選利用四波混頻(FWM)來實現時間透鏡效應。電場幅度分別為E_s(t)和E_p(t)的信號光與泵浦光發生FWM作用，產生的閑置波電場幅度閑置光E_idler相對于輸入的信號光E_s而言引入了二次相移，這是FWM產生時間透鏡效應的基本原理。

由輸入段光纖(二階色散量為φ₁″＝β_2sL_s)、時間透鏡(焦距色散為φ_f″＝-φ_p″/2＝-β_2pL_p/2)、輸出段光纖(二階色散量為φ₂″＝β_2iL_i)三部分形成一個時間透鏡成像系統。前后兩段光纖的色散量分別為φ₁″＝β_2sL_s，φ₂″＝β_2iL_i，時間透鏡的焦距色散完全由泵浦光所歷經的色散來決定，φ_f″＝-φ_p″/2＝-β_2pL_p/2，β_2s、β_2i分別為兩段光纖的二階色散系數，β_2p是泵浦光傳輸光纖的二階色散系數；L_s、L_i分別為前后兩段光纖的長度，L_p是泵浦光歷經色散展寬的光纖的長度。當兩段光纖的二階色散量φ₁″、φ₂″與時間透鏡的焦距色散φ_f″之間滿足成像條件時，就可以實現對輸入光信號的放大或壓縮，其中放大倍數M＝φ₂″/φ₁″。

發明內容

為了克服現有技術中通過半導體材料的增益飽和特性實現光邏輯運算功能的工藝復雜、光邏輯門速率不高、整個系統龐雜繁瑣的不足，本發明提供一種全新的基于時間透鏡成像的光邏輯“非”門運算系統，不僅可使整個系統大為簡化，也使得運算速率得到大幅度提高。

為了解決上述技術問題本發明采用的技術方案是：

一種基于時間透鏡成像的光邏輯“非”門運算系統，包括擴碼子系統、時間透鏡成像反演子系統和縮碼子系統，所述擴碼子系統的輸出端與時間透鏡成像反演子系統的輸入端連接，所述時間透鏡成像反演子系統的輸出端與所述縮碼子系統的輸入端連接，所述擴碼子系統中，將單碼轉換為雙碼，即“1”變換為“10”，“0”變換為“01”；所述時間透鏡成像反演子系統中，通過M＝-1倍的放大倍數，實現雙脈沖信號的反轉，即“10”變換為“01”，“01”變換為“10”；所述縮碼子系統中，將雙碼重新變回單碼，即將“01”變為“0”，“10”變為“1”；任意信號在上述系統的作用之下，可實現“1”碼變換為“0”碼，“0”碼變換為“1”碼，即實現了邏輯“非”運算。