[发明专利]可重构的动态全光混沌逻辑门

权利要求书

1.可重构的动态全光混沌逻辑门,其特征在于：包括可调谐分布反馈式激光器(1)、光分束器(2)、垂直腔表面发射激光器(3)、光隔离器(4)、偏振分束器(5)、第一减法器(6)、第二减法器(7)；所述的光分束器(2)和垂直腔表面发射激光器(3)之间还并联有第一光学衰减器(8)、第二光学衰减器(9)和半波片(10)，所述可调谐分布反馈式激光器(1)通过光分束器(2)分别连接第一光学衰减器(8)和第二光学衰减器(9)，所述第一光学衰减器(8)连接垂直腔表面发射激光器(3)，所述第二光学衰减器(9)通过半波片(10)连接垂直腔表面发射激光器(3)，所述垂直腔表面发射激光器(3)通过光隔离器(4)连接偏振分束器(5)，所述偏振分束器(5)还分别连接第一减法器(6)和第二减法器(7)。

2.如权利要求1所述的可重构的动态全光混沌逻辑门，其特征在于：所述垂直腔表面发射激光器(3)的中心波长为850nm，阈值电流为6.8mA。

3.如权利要求1所述的可重构的动态全光混沌逻辑门,其特征在于：其方法为；利用外部光注入VCSEL混沌系统的丰富模式给出了一个全光混沌逻辑计算，考虑VCSEL偏振混沌系统作为混沌处理器，基于自旋理论模型，两个偏振分量混沌状态改变取决于如下速率方程组：

混沌处理器接受外部光的输入，然后改变内部的混沌状态，这时，系统输出两个偏振分量作为两个逻辑输出X和Y；假定两偏振输出的E_x(t)和E_y(t)的均方差分别为σ_x和σ，_y在分别给定两个偏振分量的门限值E_x^*和E_y^*条件下，如果σ_x-E_x^*≤0和σ_y-E_y^*≤0，则X＝0，Y＝0；σ_x-E_x^*>0和σ_y-E_y^*>0，则X＝1，Y＝1；

其中，符号f表示函数；下标x和y分别表示VCSEL激射的x和y混沌偏振分量；I＝I₁+I₂为输入逻辑信号，I₁和I₂分别为两个逻辑输入序列；C＝C₁+C₂为控制逻辑信号，它是外部激光器与VCSEL的频率失谐，或VCSEL的偏置电流，C₁和C₂作为控制逻辑信号两个逻辑序列；N是价带和导带之间的总的反转粒子数；n是上旋和下旋辐射通道之间的反转粒子数差。

4.如权利要求3所述的可重构的动态全光混沌逻辑门，其特征在于：所述全光混沌逻辑计算的方法步骤为：

第一步：给定不同的外部光注入光强的初始值I₀和控制逻辑参数初试值C₀，计算速率方程组，然后根据偏振双稳态理论，计算和分析激光器混沌偏振双稳态,根据偏振双稳态的演变规律，选取最优的I₀和C₀；

第二步：增加外部注入和控制参数，对于混沌逻辑AND，OR，NAND，NOR，XOR，XNOR运算，让I(t)＝I₁(t)+I₂(t)+I₀，C＝C₁(t)+C₂(t)+C₀；对于混沌逻辑NOT运算，让I(t)＝I₁(t)+I₀，C(t)＝C₁(t)+C₂(t)+C₀(t)；

第三步：重新计算速率方程组(1)-(4)，得到输出x，y偏振分量的混沌态E_x(t)和E_y(t)，并计算它们的均方差σ_x和σ_y；

第四步：根据门限机制，得到逻辑输出,给定x和y偏振分量的门限值E_x^*和E_y^*，如果σ_x-E_x^*≤0和σ_y-E_y^*≤0，则X＝0，Y＝0；σ_x-E_x^*>0和σ_y-E_y^*>0，则X＝1，Y＝1；

第五步：当逻辑控制参数C与两个逻辑输入信号I₁和I₂满足一定的逻辑关系时，可获得一种基本的全光混沌逻辑运算，改变C与I₁和I₂的逻辑关系，重复步骤2-4，可以获得其他全光混沌逻辑运算。