[发明专利]基于光纤光栅交叉相位调制的全光逻辑门

说明书

技术领域

本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅交叉相位调制的 全光逻辑门。

背景技术

在光网络中传输着大量的高速信息，光开关的主要作用就是将这些信息进 行的选择吸收与分组交换。随着新一代技术——光联网概念的提出，光开关与 全光逻辑门已经广泛被用在光信息处理、光计算机、光通信和高速摄影、影视 制作、全光数据处理等相关领域，并且成为了未来光联网的关键技术，在光网 络中，它同时还有着不可被替代的作用。目前业内对光纤光栅已经做过了大量 的研究，其构造逻辑门是热点问题之一，本申请提出了一种新方法构造全光逻 辑门，即本发明采用光纤光栅交叉相位调制实现全光逻辑门操作。

发明内容

基于上述现状，本发明公开了一种基于光纤光栅交叉相位调制的全光逻辑 门，其利用携带信息的两个泵浦光，通过光纤光栅中的交叉相位调制效应，控 制光栅的透射端口和反射端口弱信号的输出，从而实现不同的逻辑功能。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

基于光纤光栅交叉相位调制的全光逻辑门，包括第一光泵浦信号源(1-1)、 第一带通滤波器(1-2)、第一光隔离器(1-3)、弱连续信号源(2-1)、第二带通 滤波器(2-2)、第二光隔离器(2-3)、第二光泵浦信号源(3-1)、第三带通滤波器 (3-2)、第三光隔离器(3-3)、第一波分复用器(4)、第一环形器(5)、第一非线 性相移光栅(6)、第二波分复用器(7)、第四带通滤波器(8)、第四光隔离器(9)； 第一光泵浦信号源(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)的第二端口与第一光隔离器(1-3)的第一个端口连接；弱连续信号源 (2-1)与第二带通滤波器(2-2)的第一端口连接，第二带通滤波器(2-2)的第二端 口与第二光隔离器(2-3)的第一端口连接；第二光泵浦信号源(3-1)与第三带通 滤波器(3-2)的第一端口连接，第三带通滤波器(3-2)的第二端口与第三光隔离 器(3-3)的第一端口连接，第一光隔离器(1-3)的第二端口与波分复用器(4)的第 一端口相连，第二光隔离器(2-3)的第二端口与波分复用器(4)的第二端口相连， 第三光隔离器(3-3)的第二端口与波分复用器(4)的第三端口相连，波分复用器 (4)第四端口与环形器(5)的第一端口相连，环形器(5)的第二端口与相移光栅(6) 的第一端口相连，相移光栅(6)的第二端口与第二波分复用器(7)第一端口相连， 第二波分复用器(7)的第二端口与第四带通滤波器(8)的第一端口相连，第四带 通滤波器(8)的第二端口与第四光隔离器(9)的第一端口连接；透射信号从第四 光隔离器(9)的第二端口输出，反射信号从环形器(5)的第三端口输出，强泵浦 光从第二波分复用器(7)的第三端口输出。

优选的，第一非线性相移光栅(6)选用以掺铒光纤为材料的光纤。

优选的，第一非线性相移光栅(6)中前向波和后向波之间的耦合系数为 5cm^-1。

优选的，第一非线性相移光栅(6)的非线性参数为1.5×10^-9w^-1/nm。

优选的，第一光泵浦信号源(1-1)和/或第二光泵浦信号源(3-1)的波长为 850nm。

优选的，弱连续信号源(2-1)的弱连续光波长为1550nm。

本发明相移光纤光栅拥有光栅良好的波长选择能力，其相移量能有效降低 光信号的开关功率，其开关特性将直接导致信号在入射和反射端中切换，基于 非线性光纤光栅中的交叉相位调制，在第一带通滤波器的第一端口、第三带通 滤波器的第一端口输入泵浦光，在第二带通滤波器的第一端口输入弱信号光， 经过带通滤波器、光隔离器环形器进入相移光纤光栅，一部分弱信号光透射， 另一部分弱信号光反射，进而产生了前向波和后向波，最终通过两束泵浦光的 组合控制软信号光在透射反射端的输出，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转移到连续光上。

本发明基于非线性相移光纤光栅交叉相位调制的全光逻辑门为未来全光网 络中光交换、光计算和光传输提供了基础条件，光逻辑门是实现交换系统的核 心器件，并且是决定网络性能的关键因素，在未来的全光高速通信网络和新一 代光计算机中将有着巨大的应用潜力。