一种基于时间透镜成像系统实现光信号的栈系统的制作方法

本发明涉及一种基于时间透镜成像系统实现光信号的“栈”系统。

背景技术：

栈(stack)，是一种后进先出(lifo,lastinfirstout)的线性表，它只允许在表的一端进行数据的插入、删除。栈的特点使其在电子计算机领域得到广泛应用，常用于解决算符优先算法求表达式的值、表达式的括号匹配问题、迷宫路径求解、斐波那契问题、进制转换等问题。栈使得数据的写入和读出无需提供具体地址，而是直接根据写入的顺序的反序来确定读出的顺序。随着技术的蓬勃发展，栈这种“后进先出”的特殊结构在其他领域也得到应用，譬如光计算机。与传统硅芯片计算机不同，光计算机利用光束代替电子进行计算和存储，其运行效率和容错率更高，在处理编译、进制转换等问题时将用到“栈”技术，它是实现光计算的重要部分。

时间透镜是指能够对光信号产生二次时间相移的一种光器件。光通信领域中的信号处理，首选利用四波混频(fwm)来实现时间透镜效应。电场幅度分别为es(t)和ep(t)的信号光与泵浦光发生fwm作用，产生的闲置波电场幅度闲置光eidler相对于输入的信号光es而言引入了二次相移，这是fwm产生时间透镜效应的基本原理。

由输入段光纤(二阶色散量为φ″1＝β2sls)、时间透镜(焦距色散为φ″f＝-φ″p/2＝-β2plp/2)、输出段光纤(二阶色散量为φ″2＝β2ili)三部分构成一个时间透镜成像系统。前后两段光纤的色散量分别为φ″1＝β2sls，φ″2＝β2ili，时间透镜的焦距色散完全由泵浦光所历经的色散来决定，φ″f＝-φ″p/2＝-β2plp/2，β2s、β2i分别为两段光纤的二阶色散系数，β2p是泵浦光传输光纤的二阶色散系数；ls、li分别为前后两段光纤的长度，lp是泵浦光历经色散展宽的光纤的长度。当两段光纤的二阶色散量φ″1、φ″2与时间透镜的焦距色散φ″f之间满足成像条件时，就可以实现对输入光信号的放大或压缩，其中放大倍数m＝φ″2/φ″1。

技术实现要素：

为了满足光计算机在处理编译、进制转换等问题时对“栈”数据结构的需求，本发明提供一种基于时间透镜成像系统实现光信号的“栈”系统，促使问题得到解决。

为了解决上述技术问题本发明采用的技术方案是：

一种基于时间透镜成像系统实现光信号的“栈”系统，所述系统包括光信号发射端子部分、时间透镜成像反演子部分和光信号接收端子部分，所述光信号发射端子部分的输出端与时间透镜成像反演子部分的输入端连接，所述时间透镜成像反演子部分的输出端与所述光信号接收端的输入端连接，所述光信号发射端子部分实现将输入脉冲序列传递给时间透镜成像反演子部分；所述时间透镜成像反演子部分中，通过m＝-1倍的放大倍数，实现脉冲信号的反转；所述光信号接收端子部分实现将输出脉冲序列传递给下一级；信号经过上述系统之后，可达到“后进先出”，即实现光信号的“栈”。

进一步，所述时间透镜成像反演子部分由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤构成；所述输出段光纤的二阶色散量φ″2与输入段光纤的二阶色散量φ″1相反，即φ″2＝-φ″1；所述时间透镜成像反演子部分的放大倍数m＝φ″2/φ″1＝-1，在时间透镜成像反演子部分的泵浦光脉冲持续期间，可涵盖整个信号光脉冲序列，并通过m＝-1实现对信号光脉冲序列的反转，即实现将“01010110”转换为“01101010”。

再进一步，所述时间透镜成像反演子部分中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生fwm来实现时间透镜效应。

或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生fwm来实现时间透镜效应。

优选的，控制泵浦光脉冲宽度，使一个泵浦光脉宽能够涵盖多个时长的信号光脉冲序列，从而实现信号的反转。

本发明的技术构思为：首先，所述光信号发射端子部分将输入脉冲序列传递给时间透镜成像反演子部分；在时间透镜成像反演子部分中，当φ″2＝-φ″1时，放大倍数m＝-1，让泵浦光脉宽可涵盖整个信号光脉宽序列，此时脉冲序列经过时间透镜成像系统之后实现了时间上的反演，即“01010110”变换为“01101010”；最后，通过光信号接收端子部分将输出序列传递给下一级。总之，经过整个系统转换之后，输入脉冲序列实现了反转。基于时间透镜成像系统的反演特性，以及光信号发射端和接收端两个子部分，为光信号的“栈”提供了一种简便有效的实现方案。

本发明的有益效果体现在：光信号经过信号发射端子部分、时间透镜成像反演子部分和信号接收端子部分之后，可实现光信号的“栈”技术，该系统的优势尤其体现在光计算机中对编译、进制转换等问题的解决。

附图说明

图1是本发明的系统构图，其中包括，光信号发射端子部分，时间透镜成像反演子部分，光信号接收端子部分。

图2是时间透镜反演的原理图，当放大倍数m＝-1时，光脉冲序列获得了时间上的反演。

图3是脉宽为1ps的光脉冲序列(01010110)经过时间透镜成像子部分发生反演的示意图，其中，(a)是输入信号(01010110)；(b)是输出信号(01101010)。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

参照图1～图3，一种基于时间透镜成像系统实现光信号的“栈”系统，所述系统包括光信号发射端子部分、时间透镜成像反演子部分和光信号接收端子部分；所述光信号发射端子部分的输出端与时间透镜成像反演子部分的输入端连接，所述时间透镜成像反演子部分的输出端与所述光信号接收端的输入端连接，所述光信号发射端子部分实现将输入脉冲序列传递给时间透镜成像反演子部分；所述时间透镜成像反演子部分中，通过m＝-1倍的放大倍数，实现脉冲信号的反转；所述光信号接收端子部分实现将输出脉冲序列传递给下一级；信号经过上述系统之后，可达到“后进先出”，即实现光信号的“栈”。

所述时间透镜成像反演子部分由输入段光纤、时间透镜和输出段光纤构成，所述输出段光纤的二阶色散量φ″2与输入段光纤的二阶色散量φ″1相反，即φ″2＝-φ″1；所述时间透镜成像子部分的放大倍数m＝φ″2/φ″1＝-1；控制泵浦光脉冲宽度，使其持续期间可涵盖整个信号光脉冲序列，从而保证能够将光脉冲序列01010110反演为01101010；所述光信号接收端子部分实现将输出脉冲序列传递给下一级。

所述时间透镜成像反演子部分中，由信号光与泵浦光在高非线性光纤中发生fwm来实现时间透镜效应。或者是：由信号光与泵浦光在高非线性介质中发生fwm来实现时间透镜效应。优选的，控制泵浦光脉冲宽度，使一个泵浦光脉宽能够涵盖多个时长的信号光脉冲序列，从而实现信号的反转。

参照图2，为满足的成像条件，时间透镜成像反演子部分的参数选择为：β2s＝20ps²/km，ls＝1km，β2i＝-20ps²/km，li＝1km，β2p＝20ps²/km，lp＝1km。此时，φ″2＝-φ″1，m＝-1。

图3展示了脉宽为t0＝1ps光脉冲序列01010110(a)在经过时间透镜成像反演子部分之后变换为01101010(b)。

如图1～图3，信号01010110经过系统变换之后，变成为01101010，实现了“栈”操作。在上述实施例中，缩短光脉冲宽度，即提高信号处理速率；系统性能良好，即该系统可有效用于处理光计算机中的编译、进制转换等需要使用“栈”技术的问题。