[发明专利]基于非线性相移光纤光栅的全光逻辑门

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相移光纤光栅的全光逻辑门。

背景技术

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

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。

本发明采取以下技术方案：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。

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Bi₂O₃为材料的光纤。

优选的，相移光栅耦合器的失谐量为5cm^-1。

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k₁＝3cm^-1。

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＝1.36×10^-2w^-1/cm。

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1.2cm^-1。

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/(2k₁)。

优选的，第一波分复用器(2-2)的第一端口输入泵浦光(P1)，泵浦光(P1)的功率变化范围为0W到200W，并且泵浦光(P1)的波长为980nm。

优选的，从设置信号源(2-1)进入的弱连续光的波长为1550nm。

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端口输入泵浦光，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泵浦光所控制，因此，通过控制不同的泵浦光功率的组合可以将泵浦光所携带的信息被转移到连续光上。