基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑门的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑 门。
【背景技术】
[0002] 光纤具有损耗低、传输容量大等特点，是一种较为理想的传输介质，被广泛应用于 骨干网传输系统中。但，现有的光通信网络是光电混合网络，在中间节点依旧存在着光/电 /光转换，因此，通信系统受到电子瓶颈的束缚，限制了传输速率地提高。解决该问题的有效 途径是使光信号在全光域进行传输和处理，也即使传输网络全光化，网络全光化的关键是 找到合适的光开关，光纤光栅已经做过大量的研究，但大部分研究集中在无源情况下。基于 此，本发明采用有源光纤光栅耦合器实现全光逻辑门。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑门，其将光栅直接写入光 纤耦合器的耦合区中，得到光纤光栅耦合器，每一个纤芯都能产生前向和后向的传输波。它 既拥有光栅良好的波长选择能力，又有耦合器多端口的特点，便于实现多种组合逻辑关系。
[0004] 本发明米取以下技术方案：基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑门，包括第一光 隔离器（1-1)、第二光隔离器（2-3)、第一带通滤波器（1-2)、第二带通滤波器（1-5)、第三带 通滤波器（2-4)、第四带通滤波器（2-7)、第一波分复用器（2-2)、第二波分复用器（2-8)、第 三波分复用器（1-6)、第一光环形器（1-3)、第二光环形器（2-5)、第一非线性相移光纤光栅 (1-4)、第二非线性相移光纤光栅（2-6)、设置信号源（2-1);设置信号源（2-1)与第一波分 复用器（2-2)的第一端口连接，第一波分复用器（2-2)的第二端口与第二光隔离器（2-3) 的第一端口连接，第二光隔离器（2-3)的第二端口与第三带通滤波器（2-4)的第一端口连 接，第三带通滤波器（2-4)第二端口经第二光环形器（2-5)与第二非线性相移光纤光栅 (2-6)的第一输入端口连接，第二非线性相移光纤光栅（2-6)的输出端口与第四带通滤波 器（2-7)第一端口连接，第四带通滤波器（2-7)的第二端口与第二波分复用器（2-8)连接； 第一光隔离器（1-1)与第一带通滤波器（1-2)的第一端口连接，第一带通滤波器（1-2)的 第二端口经第一光环形器（1-3)与第一非线性相移光纤光栅（1-4)的第一输入端口连接， 第一非线性相移光纤光栅（1-4)的输出端口与第二带通滤波器（1-5)的第一端口连接，第 二带通滤波器（1-5)的第二端口与第三波分复用器（1-6)连接。
[0005] 优选的，第一非线性相移光纤光栅（1-4)与第二非线性相移光纤光栅（2-6)扭结 而成相移光栅耦合器，相移光栅耦合器选用以Bi 2O3为材料的光纤。
[0006] 优选的，相移光栅親合器的失谐量为5cm、
[0007] 优选的，第一非线性相移光纤光栅（1-4)或第二非线性相移光纤光栅（2-6)中，前 向波和后向波之间的耦合系数为4=3011、
[0008] 优选的，第一非线性相移光纤光栅（1-4)或第二非线性相移光纤光栅（2-6)的非 线性参数为γ = I. 36 X 10 2w Vcm。
[0009] 优选的，第一非线性相移光纤光栅（1-4)与第二非线性相移光纤光栅（2-6)之间 的耦合系数为I. 2cm 1C3
[0010] 优选的，第一非线性相移光纤光栅（1-4)、第二非线性相移光纤光栅（2-6)的长度 均为 L = π / (2k!) 〇
[0011] 优选的，第一波分复用器（2-2)的第一端口输入栗浦光（Pl)，栗浦光（Pl)的功率 变化范围为OW到200W，并且栗浦光（Pl)的波长为980nm。
[0012] 优选的，从设置信号源（2-1)进入的弱连续光的波长为1550nm。
[0013] 本发明将光栅直接写入光纤耦合器的耦合区中，得到光纤光栅耦合器，它既拥有 光栅良好的波长选择能力，又有耦合器多端口的特点，其开关特性将直接导致信号在两根 光纤中切换，基于非线性光纤光栅中的波长转换，在A、B端口输入栗浦光，经过波分复用 器、光隔离器、带通滤波器进入相移光纤光栅，一部分光透射，另一部分光反射，进而产生了 前向波和后向波，最终利用透射端口 C1、C2和反射端口 B1、B2的信号消光比，可以得到不同 组合的逻辑关系。弱连续光的开关特性被两个栗浦光所控制，因此，通过控制不同的栗浦光 功率的组合可以将栗浦光所携带的信息被转移到连续光上。
[0014] 本发明基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑门为未来全光网络中光交换、光计算 和光传输提供了基础条件，光逻辑门是实现交换系统的核心器件，并是决定网络性能的关 键因素，在未来的全光高速通信网络和新一代光计算机中将有着巨大的应用潜力。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑门结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。
[0017] 如图1所示，本实施例基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑门包括第一光隔离器 (1-1)、第二光隔离器（2-3)、第一带通滤波器（1-2)、第二带通滤波器（1-5)、第三带通滤波 器（2-4)、第四带通滤波器（2-7)、第一波分复用器（2-2)、第二波分复用器（2-8)、第三波分 复用器（1-6)、第一光环形器（1-3)、第二光环形器（2-5)、第一非线性相移光纤光栅（1-4)、 第二非线性相移光纤光栅（2-6)、设置信号源（2-1)。
[0018] 设置信号源（2-1)与第一波分复用器（2-2)的第一端口 gl连接，第一波分复用器 (2-2)的第二端口 g2与第二光隔离器（2-3)的第一个端口 hi连接，第二光隔离器（2-3)的 第二个端口 h2与第三带通滤波器（2-4)的第一个端口 il连接，第三带通滤波器（2-4)的 第二端口 i2经第二光环形器（2-5)与第二非线性相移光纤光栅（2-6)的第一输入端口 kl 连接，第二非线性相移光纤光栅（2-6)的输出端口 k2与第四带通滤波器（2-7)第一个端口 11连接，第四带通滤波器（2-7)的第二个端口 12与第二波分复用器（2-8)的第一端口 ml 连接。
[0019] 第一光隔离器（1-1)与第一带通滤波器（1-2)的第一个端口 bl连接，第一带通滤 波器（1-2)第个二端口 b2经第一光环形器（1-3)与第一非线性相移光纤光栅（1-4)的第 一输入端口 dl连接，第一非线性相移光纤光栅（1-4)的输出端口 d2与第二带通滤波器 (1-5)的第一个端口 el连接，第二带通滤波器（1-5)的第二个端口 e2与第三波分复用器 (1-6)的第一端口 Π 。
[0020] 本实施例中，选择前向波和后向波之间的耦合系数为Ic1= 3cm \为了降低栗浦 光的输入功率，相移光纤光栅耦合器选用以Bi2O3为材料的光纤，它的非线性参数为γ = 1. 36 X 10 V Vcm，两根纤芯之间的耦合系数选为I. 2cm \频率失谐量