基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門的制作方法
【技術領域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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:(I)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】
[0004]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。
[0005]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I X 2光親合器、第一、第二3 X I光親合器、第一、第二高非線性光纖、光電探測器。
[0006]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I X 2光親合器的一字端口相連，第一I X 2光親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 X I光親合器的第一分叉端口相連，第一I X 2光親合器的第二分叉端口與第二3 X I光耦合器的第二分叉端口相連。
[0007]第二脈沖激光器輸出端口與第二I X 2光親合器的一字端口相連，第二I X 2光親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 X I光親合器的第一分叉端口相連，第二I X 2光親合器的第二分叉端口與第一3 X I光親合器的第二分叉端口相連。
[0008]連續波激光器的輸出端口與第三I X 2光耦合器的一字端口相連，第三I X 2光耦合器的第一、第二分叉端口分別與第一、第二3 X I光親合器的第三分叉端口相連。
[0009]第一、第二3 X I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I X 2光親合器第一、第二分叉端口相連，第四I X 2光親合器的一字端口連接光電探測器。
[0010]所述的第一、第二微環諧振腔的結構參數相同。
[0011]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。
[0012]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I)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，經第四1X2光耦合器形成相干抵消，光探測器檢測不到光信號(邏輯O);相反，如果光信號A和光信號B—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，經第四1X2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I);從而實現光信號的異或邏輯。
【附圖說明】
[0013]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】
[0014]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0015]如圖1，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11、第二脈沖激光器12、連續波激光器1、第一微環諧振腔71、第二微環諧振腔72、第一至第四IX 2光親合器61、62、63、64、第一3 X I光親合器31、第二3 X I光親合器32、第一高非線性光纖41、第二高非線性光纖42、光電探測器21。
[0016]所述各器件的連接如下:
所述的第一脈沖激光器11的輸出端口與第一I X 2光親合器61的一字端口相連，第一IX 2光親合器61的第一分叉端口與第一微環諧振腔71的輸入端口相連，第一微環諧振腔71的輸出端口與第一3 X I光親合器31的第一分叉端口相連，第一I X 2光親合器61的第二分叉端口與第二3 X I光耦合器32的第二分叉端口相連。
[0017]第二脈沖激光器12的輸出端口與第二 1X2光耦合器62的一字端口相連，第二 1X2光親合器62的第一分叉端口與第二微環諧振腔72的輸入端口相連，第二微環諧振腔72的輸出端口與第二3 X I光親合器32的第一分叉端口相連，第二I X 2光親合器62的第二分叉端口與第一3 X I光親合器31的第二分叉端口相連。
[0018]連續波激光器I的輸出端口與第三1X2光耦合器63的一字端口相連，第三1X2光親合器63的第一、第二分叉端口分別與第一3 X I光親合器31的第三分叉端口和第二3 X I光耦合器32的第三分叉端口相連。
[0019]第一、第二 3X1光耦合器31、32的一字端口分別經第一、第二高非線性光纖41、42與第四I X 2光親合器64第一、第二分叉端口相連，第四I X 2光親合器64的一字端口連接光電探測器21。
[0020]所述的第一、第二微環諧振腔71、72的結構參數相同。
[0021]所述的第一、第二高非線性光纖41、42的非線性系數相同，長度相等。
【主權項】
1.基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門，其特征在于:該器件包括，第一脈沖激光器(U)、第二脈沖激光器(12)、連續波激光器(1)、第一微環諧振腔(71)、第二微環諧振腔(72)、第一至第四I X 2光耦合器(61、62、63、64)、第一3 X I光耦合器(31)、第二3 X I光耦合器(32)、第一高非線性光纖(41)、第二高非線性光纖(42)、光電探測器(21); 所述各器件的連接如下: 所述的第一脈沖激光器(11)的輸出端口與第一I X 2光親合器(61)的一字端口相連，第一I X 2光親合器(61)的第一分叉端口與第一微環諧振腔(71)的輸入端口相連，第一微環諧振腔(71)的輸出端口與第一3 X I光親合器(31)的第一分叉端口相連，第一I X 2光親合器(61)的第二分叉端口與第二3X1光耦合器(32)的第二分叉端口相連； 第二脈沖激光器(12)的輸出端口與第二I X 2光耦合器(62)的一字端口相連，第二I X 2光耦合器(62)的第一分叉端口與第二微環諧振腔(72)的輸入端口相連，第二微環諧振腔(72)的輸出端口與第二3 X I光親合器(32)的第一分叉端口相連，第二I X 2光親合器(62)的第二分叉端口與第一3 X I光親合器(31)的第二分叉端口相連； 連續波激光器(I)的輸出端口與第三I X 2光耦合器(63)的一字端口相連，第三I X 2光親合器(63)的第一、第二分叉端口分別與第一3 X I光親合器(31)的第三分叉端口和第二3X I光耦合器(32)的第三分叉端口相連； 第一、第二3 X I光耦合器(31、32)的一字端口分別經第一、第二高非線性光纖(41、42)與第四I X 2光親合器(64)第一、第二分叉端口相連，第四I X 2光親合器(64)的一字端口連接光電探測器(21)。2.根據權利要求1所述的基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門，其特征在于:所述的第一、第二微環諧振腔(71、72)的結構參數相同；第一、第二高非線性光纖(41、42)的非線性系數相同，長度相等。
【專利摘要】基于雙微環諧振腔時延差分的全光異或邏輯門，屬于光信號處理領域，用于實現對光信號的異或操作。該全光異或邏輯門包括，第一脈沖激光器（11）、第二脈沖激光器（12）、連續波激光器（1）、第一微環諧振腔（71）、第二微環諧振腔（72）、第一至第四1×2光耦合器（61、62、63、64）、第一3×1光耦合器（31）、第二3×1光耦合器（32）、第一高非線性光纖（41）、第二高非線性光纖（42）、光電探測器（21）。第一、第二微環諧振腔（71、72）起到對第一、第二脈沖激光器（11、12）輸出光脈沖的時延差分作用。
【IPC分類】G02F3/00
【公開號】CN105629625
【申請號】CN201610116634
【發明人】董小偉, 許夢真
【申請人】北方工業大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月2日