基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门，以实现对光信号的异或处理。
【背景技术】
[0002]光纤通信技术的飞速发展和多媒体通信技术的日益成熟，人们对高速、宽带的需求越来越大，全光信号处理技术有望突破电子速率瓶颈，使得网络中单信道传输速率大大增加。全光逻辑门是实现全光数字信号处理的关键部件，其中全光异或门可以用于光标签或分组交换、门限判决、数据编码、奇偶校验、全光数据加密等重要功能。
[0003]目前，针对光OOK(On-Off-Keying)信号的全光异或逻辑主要分为以下四类:(I)利用半导体光放大器(SOA)非线性效应的全光异或门方案，如刘永等利用SOA对光信号的相位调制作用，提出一种基于级联半导体光放大器的全光异或门装置[国家发明专利201410563350.9]; (2)基于非线性光纤环镜(NOLM)的全光异或门方案，[如:段杰等，“基于太赫兹光解复用器-四波混频效应的全光异或门方案”，光子学报，2013，42(9): 1031-1038]; (3)基于微环谐振器结构的全光异或门结构，[如，翟耀，陈少武，“基于微环谐振器结构的全光异或非门结构”，国家发明专利201010115705.X]; (4)基于光子晶体的全光异或门方案，[如，欧阳征标，余铨强，“高对比度光子晶体“或”、“非”、“异或”逻辑门”，国家发明专利201410797514.4]。但是，上述全光异或门方案，大多结构复杂，制作成本较高，而且需要精确的时间和相位控制，增大了系统构建难度和不稳定性风险。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有全光异或逻辑门方案暴露出的不足，提出一种基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门。
[0005]本发明的技术方案:
基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门，包括，第一脉冲激光器、第二脉冲激光器、连续波激光器、第一、第二微环谐振腔、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、第二高非线性光纤、光电探测器。
[0006]所述各器件的连接如下:
所述的第一脉冲激光器的输出端口与第一I X 2光親合器的一字端口相连，第一I X 2光親合器的第一分叉端口与第一微环谐振腔的输入端口相连，第一微环谐振腔的输出端口与第一3 X I光親合器的第一分叉端口相连，第一I X 2光親合器的第二分叉端口与第二3 X I光耦合器的第二分叉端口相连。
[0007]第二脉冲激光器输出端口与第二I X 2光親合器的一字端口相连，第二I X 2光親合器的第一分叉端口与第二微环谐振腔的输入端口相连，第二微环谐振腔的输出端口与第二3 X I光親合器的第一分叉端口相连，第二I X 2光親合器的第二分叉端口与第一3 X I光親合器的第二分叉端口相连。
[0008]连续波激光器的输出端口与第三I X 2光耦合器的一字端口相连，第三I X 2光耦合器的第一、第二分叉端口分别与第一、第二3 X I光親合器的第三分叉端口相连。
[0009]第一、第二3 X I光耦合器的一字端口分别经第一、第二高非线性光纤与第四I X 2光親合器第一、第二分叉端口相连，第四I X 2光親合器的一字端口连接光电探测器。
[0010]所述的第一、第二微环谐振腔的结构参数相同。
[0011]所述的第一、第二高非线性光纤的非线性系数相同，长度相等。
[0012]本发明提出的基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门，其工作方式为:第一脉冲激光器输出的光信号A经第一微环谐振腔延迟后与第二脉冲激光器输出的光信号B和连续波激光器输出的光信号一起输出到第一高非线性光纤产生四波混频；同理，第二脉冲激光器输出的光信号B经第二微环谐振腔延迟后与第一脉冲激光器输出的光信号A和连续波激光器输出的光信号一起输出到第二高非线性光纤产生四波混频;如果光信号A和光信号B同为高功率(逻辑I)或低功率(逻辑0)，则在第一、第二非线性光纤中产生的四波混频效应相等，经第四1X2光耦合器形成相干抵消，光探测器检测不到光信号(逻辑O);相反，如果光信号A和光信号B—个为高功率(逻辑1)，另一个为低功率(逻辑0)，则在第一、第二非线性光纤中产生的四波混频效应不相等，经第四1X2光耦合器形成相干加强，光探测器检测到有光信号输出(逻辑I);从而实现光信号的异或逻辑。
【附图说明】
[0013]图1基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0015]如图1，基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门，包括，第一脉冲激光器11、第二脉冲激光器12、连续波激光器1、第一微环谐振腔71、第二微环谐振腔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、第一高非线性光纤41、第二高非线性光纤42、光电探测器21。
[0016]所述各器件的连接如下:
所述的第一脉冲激光器11的输出端口与第一I X 2光親合器61的一字端口相连，第一IX 2光親合器61的第一分叉端口与第一微环谐振腔71的输入端口相连，第一微环谐振腔71的输出端口与第一3 X I光親合器31的第一分叉端口相连，第一I X 2光親合器61的第二分叉端口与第二3 X I光耦合器32的第二分叉端口相连。
[0017]第二脉冲激光器12的输出端口与第二 1X2光耦合器62的一字端口相连，第二 1X2光親合器62的第一分叉端口与第二微环谐振腔72的输入端口相连，第二微环谐振腔72的输出端口与第二3 X I光親合器32的第一分叉端口相连，第二I X 2光親合器62的第二分叉端口与第一3 X I光親合器31的第二分叉端口相连。
[0018]连续波激光器I的输出端口与第三1X2光耦合器63的一字端口相连，第三1X2光親合器63的第一、第二分叉端口分别与第一3 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的第三分叉端口相连。
[0019]第一、第二 3X1光耦合器31、32的一字端口分别经第一、第二高非线性光纤41、42与第四I X 2光親合器64第一、第二分叉端口相连，第四I X 2光親合器64的一字端口连接光电探测器21。
[0020]所述的第一、第二微环谐振腔71、72的结构参数相同。
[0021]所述的第一、第二高非线性光纤41、42的非线性系数相同，长度相等。
【主权项】
1.基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门，其特征在于:该器件包括，第一脉冲激光器(U)、第二脉冲激光器(12)、连续波激光器(1)、第一微环谐振腔(71)、第二微环谐振腔(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)、第一高非线性光纤(41)、第二高非线性光纤(42)、光电探测器(21); 所述各器件的连接如下: 所述的第一脉冲激光器(11)的输出端口与第一I X 2光親合器(61)的一字端口相连，第一I X 2光親合器(61)的第一分叉端口与第一微环谐振腔(71)的输入端口相连，第一微环谐振腔(71)的输出端口与第一3 X I光親合器(31)的第一分叉端口相连，第一I X 2光親合器(61)的第二分叉端口与第二3X1光耦合器(32)的第二分叉端口相连； 第二脉冲激光器(12)的输出端口与第二I X 2光耦合器(62)的一字端口相连，第二I X 2光耦合器(62)的第一分叉端口与第二微环谐振腔(72)的输入端口相连，第二微环谐振腔(72)的输出端口与第二3 X I光親合器(32)的第一分叉端口相连，第二I X 2光親合器(62)的第二分叉端口与第一3 X I光親合器(31)的第二分叉端口相连； 连续波激光器(I)的输出端口与第三I X 2光耦合器(63)的一字端口相连，第三I X 2光親合器(63)的第一、第二分叉端口分别与第一3 X I光親合器(31)的第三分叉端口和第二3X I光耦合器(32)的第三分叉端口相连； 第一、第二3 X I光耦合器(31、32)的一字端口分别经第一、第二高非线性光纤(41、42)与第四I X 2光親合器(64)第一、第二分叉端口相连，第四I X 2光親合器(64)的一字端口连接光电探测器(21)。2.根据权利要求1所述的基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门，其特征在于:所述的第一、第二微环谐振腔(71、72)的结构参数相同；第一、第二高非线性光纤(41、42)的非线性系数相同，长度相等。
【专利摘要】基于双微环谐振腔时延差分的全光异或逻辑门，属于光信号处理领域，用于实现对光信号的异或操作。该全光异或逻辑门包括，第一脉冲激光器（11）、第二脉冲激光器（12）、连续波激光器（1）、第一微环谐振腔（71）、第二微环谐振腔（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）、第一高非线性光纤（41）、第二高非线性光纤（42）、光电探测器（21）。第一、第二微环谐振腔（71、72）起到对第一、第二脉冲激光器（11、12）输出光脉冲的时延差分作用。
【IPC分类】G02F3/00
【公开号】CN105629625
【申请号】CN201610116634
【发明人】董小伟, 许梦真
【申请人】北方工业大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月2日