[实用新型]一种光纤参量过程的逻辑与门运算器

说明书

技术领域

本实用新型属于光信息技术领域，具体涉及一种光纤参量过程的逻辑与门运算器。

背景技术

用于实现全光逻辑门的非线性元件中，半导体光放大器(SOA)是一种极具潜力的元件。它具有非线性高，功耗低，响应速度快，稳定性好，结构紧凑，能工作在整个1.3-1.6μm波段等突出优点基于SOA 的全光逻辑门可以分为两大类：基于SOA 本身非线性效应的逻辑门，主要利用SOA 的交叉偏振调制(CPM)、交叉相位调制(XPM)、交叉增益调制(XGM)和四波混频(FWM)等非线性效应；另一类是基于SOA 干涉仪的逻辑门，如：TOAD、超快非线性干涉仪(UNI)、SOA-马赫－曾德干涉仪(MZI)、SOA-迈克尔逊干涉仪(MI)等。但是这些器件具有较大的自发辐射噪声。基于四波混频（FWM）效应的全光逻辑运算器不仅在理论上可以对任意波长信号进行运算，而且还具有噪声低等优点。

发明内容

针对半导体光放大器（SOA）增益起伏、运行波长受限等缺点，本实用新型提供了一种色散补偿光纤参量放大器的逻辑与门运算器。

本实用新型采取以下技术方案：基于色散补偿增益平坦双泵浦光参量放大器，包括泵浦脉冲源、第一偏振控制器、掺铒光纤放大器、带通滤波器、第二偏振控制器和第三偏振控制器，第一光隔离器和第二光隔离器、光耦合器、高非线性光纤、信号光脉冲源。

泵浦波源与第一偏振控制器的第一端口连接，第一偏振控制器的第二端口与掺铒光纤放大器的第一个端口连接，掺铒光纤放大器的第二个端口与带通滤波器第一端口连接，带通滤波器第二端口与第二偏振控制器第一端口连接, 第二偏振控制器第二端口与第一光隔离器第一端口连接，第一隔离器的第二端口与光耦合器第一端口连接。信号源与第三偏振控制器第一端口连接，第三偏振控制器第二端口与第二隔离器的第一端口连接，第二隔离器的第二端口与光耦合器第二端口连接，光耦合器第三端口连接到高非线性光纤。

基于高非线性光纤满足准相位匹配，从而获得平坦的增益带宽。此时，当两光波信号都为“1”，传入高非线性光纤与色散补偿光纤拼接结构的光纤，由于光线的四波混频效应产生新的闲频光脉冲，从而实现了逻辑与门。

本实用新型采通过调节高非线性零色散光纤结构，使系统总色散趋于零，满足准相位匹配，从而获得平坦的增益带宽，从而实现了逻辑与门的实现。

本实用新型首先采用掺铒光纤增益介质放大输入信号，通过将被调制的泵浦波与信号波耦合到高非线性光纤中，满足准相位匹配发生四波混频从而使得信号均衡放大，最终实现与门。

附图说明

图1为本实用新型高非线性光纤参量过程逻辑与门结构示意图。

图2为实现的逻辑与门运算。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，基于色散补偿参量放大过程包括泵浦源1-1和第一偏振控制器2-1、掺铒光纤放大器3-1、带通滤波器4-1、第二偏振控制器5-1和第三偏振控制器5-2，第一光隔离器6-1、第二光隔离器6-2，光耦合器7-1、高非线性光纤8-1。泵浦源1-1产生的泵浦波等距离分布在零色散波长1550nm两边，波长范围为1535nm-1565nm。光耦合器工作范围为1535nm至1565nm。

泵浦波源与第一偏振控制器的第一端口a1连接，第一偏振控制器的第二端口a2与掺铒光纤放大器的第一个端口b1连接，掺铒光纤放大器的第二个端口b2与带通滤波器第一端口c1连接，带通滤波器第二端口c2与第二偏振控制器第一端口d1连接, 第二偏振控制器第二端口d2与第一光隔离器第一端口f1连接。

信号源10与第三偏振控制器第一端口e1连接, 第三偏振控制器第二端口e2与第二光隔离器第一端口g1连接，第一光隔离器第二端口f2与光耦合器第一端口h1连接，第二光隔离器第二端口g2与光耦合器第二端口h2连接。光耦合器第三端口h3连接到具有色散补偿高非线性光纤系统。 

为了尽可能地减少损耗，各个器件的连接点直接熔接在一起。

优选的，光耦合器的第一端口为50%端口，第二端口为50%端口。光耦合器的工作范围为1535nm至1565nm。

优选的，泵浦源所产生的泵浦波波长范围为1535nm-1565nm。

本实用新型基于新型高非线性光纤参量过程的逻辑与门运算：

1、根据所放大的光信号频带特点，选择合适的泵浦波、信号波波长以满足四波混频发生的条件。

2、根据高非线性光纤长度及其参数，选择合适的泵浦波功率。