[发明专利]一种无源的全光逻辑门及偏振转换器

权利要求书

1.一种无源的全光逻辑门，其特征在于：包括光纤环、偏振合束器、偏振分束器、耦合器、放大器，所述偏振合束器和所述偏振分束器安装在光纤环上，所述耦合器与所述光纤环相连，所述放大器与所述偏振合束器相连；

设将初始相位为0的信号光从信号端输入经耦合器输出为初始功率相同的顺时针和逆时针光脉冲，控制光与顺时针光相互作用，调节控制光对顺时信号光的相位调制量，从而改变顺时信号光与逆时信号光的相位之差，从而控制耦合器从不同的端口输出；

当信号端和控制端的输入为“11”时，信号光进入耦合器时分为初始功率、相位相同的顺时针信号S_cw和逆时针信号S_ccw两路，控制光C_cw通过偏振合束器中耦合进入光纤环中与S_cw同向传输，经过光纤环传输后S_cw和S_ccw在耦合器进行作用，当S_cw受到C_cw的调制在光纤环中得到的相移与S_ccw得到的相移相差π时，耦合后的光脉冲从透射端输出，即透射端的输出为“1”；当信号端和控制端的输入为“00”或者“01”时，由于没有信号的输入，透射端输出为“0”；当信号端和控制端的输入为“10”时，由于没有控制光C_cw的调制，S_cw和S_ccw在光纤环的传输后得到的相移相同，信号脉冲从反射端输出，此时透射端的输出均为“0”，所以，从透射端口可以得到信号端和控制端的逻辑“与”操作。

2.根据权利要求1所述的全光逻辑门，其特征在于：所述耦合器的功分比为0.5。

3.根据权利要求1所述的全光逻辑门，其特征在于：将全光逻辑与门的信号端改为时针信号、控制端改为信号输入，时钟信号即是全“1”序列，当与时钟端口序列对应的信号脉冲的输入位为‘1’时，时钟光脉冲将从透射端口输出，若其对应的信号光脉冲为‘0’时，时钟光脉冲将从反射端口输出；观察反射端口的输出，当信号为“1”时其输出为“0”，当信号为“0”时输出“1”，这样从反射端口可以得到输入信号的逻辑“非”脉冲序列，从而构成全光逻辑非门。

4.根据权利要求3所述的全光逻辑门，其特征在于：所述偏振合束器为两个，所述偏振分束器为两个，信号光脉冲跟时钟光脉冲均为偏振光且偏振方向相互正交，两个输入信号先经过一个放大器的放大，再通过偏振合束器引入到光纤环中，经过光纤传输后在到达耦合器之前通过偏振分束器分离出去，从而构成全光逻辑异或门。

5.根据权利要求4所述的全光逻辑门，其特征在于：时钟光脉冲经过耦合器C后分为顺时针信号S_cw和逆时针信号S_ccw，若两路信号的输入均为0，则S_cw和S_ccw经过光纤环的传输后返回耦合器时得到的相移相等，耦合后的光脉冲从反射端口输出；若两路信号为“10”时，则S_cw受到信号1的调制，S_cw和S_ccw在光纤环的传输的传输过程中得到的相移不等，有π的相差，经过耦合器耦合后时钟脉冲从透射端口输出；若两路信号为“01”时，则S_ccw受到信号2的调制，S_cw和S_ccw在光纤环的传输的传输过程中得到的相差π的相移，经过耦合器耦合后时钟脉冲从透射端口输出；若两路信号为“11”时，S_cw受到信号1的调制而S_ccw受到信号2的调制，它们在传输过程中得到的相移相等，经过耦合器后从反射端输出。

6.根据权利要求1至5任一项所述的全光逻辑门，其特征在于：所述放大器为EDFA放大器，所述光纤环为光子晶体光纤。

7.一种偏振转换器，其特征在于，该偏振转换器包括权利要求3至6任一项所述全光逻辑门，该偏振转换器将全光逻辑非门的透射端口作为输出端，时钟信号即是全“1”序列，当与时钟端口序列对应的信号脉冲的输入位为‘1’时，时钟脉冲将从透射端口输出，若其对应的信号光脉冲为‘0’时，时钟光脉冲将从反射端口输出；观察透射射端口的输出，当信号为“1”时其输出亦为“1”，只是信号的偏振方向发生了改变，脉冲功率也发生了改变；当信号为“0”时输出亦“0”，这样，从透射端口可以得到经过偏振转换的输入信号脉冲序列。