[发明专利]一种基于时间透镜成像的光逻辑“非”门运算系统

说明书

一种基于时间透镜成像的光逻辑“非”门运算系统，包括扩码子系统、时间透镜成像反演子系统和缩码子系统，所述扩码子系统实现将“1”变换为“10”，将“0”变换为“01”；所述时间透镜成像反演子系统实现脉冲对的反转，即实现将“10”反转为“01”，将“01”则反转为“10”；缩码子系统实现将“01恢复为“0”，将“10”恢复为“1”。经过系统三个部分的共同作用，实现“1”转换为“0”，“0”转换为“1”的逻辑“非”门运算。本发明不仅可使逻辑“非”运算系统大为简化，也使得运算速率得到大幅度提高。

技术领域

本发明涉及一种基于时间透镜成像的光逻辑“非”门运算系统。

背景技术

目前光通信网络中的传输速率已经达到Tbit/s量级，但是在节点处的信号处理及交换则受限于光交换器件而使整个光网络受到一定程度的延缓。光逻辑“非”门是光逻辑器件的基本元件之一，它与逻辑“与”和逻辑“或”组合可以形成多种复杂的光逻辑运算功能，是实现全光网络高速化的重要器件。

时间透镜是指能够对光信号产生二次时间相移的一种光器件，光通信领域中的信号处理，首选利用四波混频(FWM)来实现时间透镜效应。电场幅度分别为E_s(t)和E_p(t)的信号光与泵浦光发生FWM作用，产生的闲置波电场幅度闲置光E_idler相对于输入的信号光E_s而言引入了二次相移，这是FWM产生时间透镜效应的基本原理。

由输入段光纤(二阶色散量为φ₁″＝β_2sL_s)、时间透镜(焦距色散为φ_f″＝-φ_p″/2＝-β_2pL_p/2)、输出段光纤(二阶色散量为φ₂″＝β_2iL_i)三部分形成一个时间透镜成像系统。前后两段光纤的色散量分别为φ₁″＝β_2sL_s，φ₂″＝β_2iL_i，时间透镜的焦距色散完全由泵浦光所历经的色散来决定，φ_f″＝-φ_p″/2＝-β_2pL_p/2，β_2s、β_2i分别为两段光纤的二阶色散系数，β_2p是泵浦光传输光纤的二阶色散系数；L_s、L_i分别为前后两段光纤的长度，L_p是泵浦光历经色散展宽的光纤的长度。当两段光纤的二阶色散量φ₁″、φ₂″与时间透镜的焦距色散φ_f″之间满足成像条件时，就可以实现对输入光信号的放大或压缩，其中放大倍数M＝φ₂″/φ₁″。

发明内容

为了克服现有技术中通过半导体材料的增益饱和特性实现光逻辑运算功能的工艺复杂、光逻辑门速率不高、整个系统庞杂繁琐的不足，本发明提供一种全新的基于时间透镜成像的光逻辑“非”门运算系统，不仅可使整个系统大为简化，也使得运算速率得到大幅度提高。

为了解决上述技术问题本发明采用的技术方案是：

一种基于时间透镜成像的光逻辑“非”门运算系统，包括扩码子系统、时间透镜成像反演子系统和缩码子系统，所述扩码子系统的输出端与时间透镜成像反演子系统的输入端连接，所述时间透镜成像反演子系统的输出端与所述缩码子系统的输入端连接，所述扩码子系统中，将单码转换为双码，即“1”变换为“10”，“0”变换为“01”；所述时间透镜成像反演子系统中，通过M＝-1倍的放大倍数，实现双脉冲信号的反转，即“10”变换为“01”，“01”变换为“10”；所述缩码子系统中，将双码重新变回单码，即将“01”变为“0”，“10”变为“1”；任意信号在上述系统的作用之下，可实现“1”码变换为“0”码，“0”码变换为“1”码，即实现了逻辑“非”运算。