[发明专利]基于非线性微环谐振腔的全光触发器

说明书

技术领域

本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于非线性微环谐振腔的全光触发器。 

背景技术

基于消逝波传播和回音壁（whispering gallery (WG)）模型的微型谐振腔体积小，便于集成，能广泛应用于光学各个领域，像全光非线性开关、调制器、全光信号处理、生物传感、慢光传输、波分复用等，这种器件将光约束在一个小的体积内。通过调整谐振腔的尺寸、形状、谐振腔的构成材料等，谐振腔可以设计成支持需要的偏振、频率模式。 

光在谐振腔内反复循环后从该结构的直通端(through)和下路端(drop)输出：当光波与谐振腔达到相位匹配时，光才能从系统的下路端输出，此时的光波波长便是谐振腔系统的谐振波长。而非谐振波长的光将从该结构的直通端输出，因此在直通端可以得到凹陷的传输曲线，从而实现了微环谐振腔的选频滤波功能；并且微环谐振腔波长选择具有很高的高灵敏度：即谐振腔有效折射率的微小变化就能引起输出波长的变化。非线性谐振腔具有双稳特性，即一种输入对应两种输出状态。利用这种特性，加上正反馈或者负反馈，能实现器件的信号输出在两者状态之间切换，即可以用来构造基于双稳特性的触发器，这种触发器开关速度快，能适应高速传输。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于非线性微环谐振腔的全光触发器。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案： 

本发明包括第一微环谐振腔、第二微环谐振腔、第一主波导BW1、第二主波导BW2、第三主波导BW3、第四主波导BW4、第一耦合器C₁、第二耦合器C₂、第三耦合器C₃、第四耦合器C₄，第二微环谐振腔通过第一耦合器C₁和第一主波导BW1相联，其中，重置reset端是该非线性微环谐振腔的全光触发信号输入端，第二微环谐振腔通过第二耦合器C₂和第四主波导BW4相联，其中，偏置bias端是该非线性微环谐振腔的全光信号输入端。第一微环谐振腔通过第三耦合器C₃和第二主波导BW2相联，其中， 端是该非线性微环谐振腔的全光信号输出端。第一微环谐振腔通过第四耦合器C₄和第三主波导BW2相联，其中，端是该非线性微环谐振腔的全光信号输出端。

进一步说，四个耦合器的交叉耦合系数均为0.3。偏置bias端输入的是连续波信号。 

本发明的特点是第一微环谐振腔具有双稳特性，第二微环谐振腔不具有双稳特性。非线性材料为Al_0.2Ga_0.8As。其工作原理是基于器件的双稳特性：在外加正反馈设置信号或负反馈重置信号作用下，器件的工作状态实现翻转。 

本发明微型谐振腔的非线性来实现期间的双稳特性。当Q端没有信号输出时，第一微型谐振腔处于失谐状态，加入正反馈后，第一微型谐振腔产生谐振，Q端输出翻转，此时Q端——下路端有信号输出，端没有光输出。加了负反馈，谐振腔失谐，Q端没有信号输出，当重置消失时，由于双稳记忆特性，谐振腔仍然处于失谐状态，Q端没有信号输出，信号从输出，实现了器件工作状态的翻转，即器件的触发功能。这样，根据需要的码流，调整触发，可以得到需要的数字信号，从而实现编码。 

本发明非线性微环谐振腔的全光触发器具有体积小、易于与光纤系统集成、灵敏度高，调谐速度快等优点，特别适于光通信系统技术中的应用。 

附图说明

图1为基于微环谐振腔的非线性微环谐振腔的全光触发器的结构示意图。图1中，Bias表示输入偏置光信号，set表示设置信号，reset 表示重置信号。 

图2为器件的双稳特性曲线，即输出功率与输入功率关系曲线。 

图3为触发信号作用下，Q和端输出的码流。 

具体实施方式