一种光控光子逻辑门制造技术

本发明专利技术公开了一种光控光子逻辑门，它包括有控制激光脉冲I、第一信号激光脉冲A和第二信号激光脉冲B的三个输入波导，一个输出波导T，光耦合器（1），环形器（2）和单模激光器（3），三个输入波导通过光耦合器（1）连接具有单向传输特性的环形器（2）端口一，环形器（2）端口二连接单模激光器（3），环形器（2）端口三连接输出波导T。本发明专利技术的技术效果是：实现了两个信号激光的逻辑与非和逻辑或非运算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光子逻辑门，具体涉及一种基于单模激光器光控光子逻辑与非门和或非门。
技术介绍
在现代激光技术中，具有外腔反馈的半导体激光器系统得到了广泛开发研究，它采用具有不同周期结构的光纤光栅元件对从激光器辐射的激光模式进行选择反馈，被反馈的激光模式将再次注入激光的激活区，如此反复，被反馈的激光模在整个反馈激光系统里面被振荡放大，最后输出单模或多模激光。内置外腔型单模法布里-珀罗激光器是近年来所提出一种新型结构装置的半导体单模激光系统，与传统单模激光器相比，它在模块尺寸和价格方面具有明显的优势，另外，该单模激光器所具有高边模抑制比和可调谐范围大，使其在各个方面的应用更加出色。到目前为止，该单模激光器已实现了高性能的波长转换、光逻辑门、光开关和光学记忆技术的应用，但基于该单模激光器的光控逻辑门运算操作还未见报道，因此，本专利技术将利用内置外腔单模法布里-珀罗激光器为核心控制单元来实现光控逻辑运算功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种光控光子逻辑门，它能将控制激光和信号激光输入单模激光器，由单模激光器产生的新激光作为两个信号激光的逻辑与非和逻辑或非运算。本专利技术所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有控制激光脉冲I、第一信号激光脉冲A和第二信号激光脉冲B的三个输入波导，一个输出波导T，光耦合器，环形器和单模激光器，三个输入波导通过光耦合器连接具有单向传输特性的环形器端口一，环形器端口二连接单模激光器，环形器端口三连接输出波导T。本专利技术的工作原理：控制激光脉冲I、第一信号激光脉冲A和第二信号激光脉冲B为具有TE偏振态的激光，它们的波长不相同。三束激光脉冲经过功率耦合比相同的光耦合器进行合成后，经环形器注入进单模激光器中，在单模激光器中进行外部注入的三束激光与单模激光器本身的辐射激光之间形成模式竞争，模式竞争的强弱将决定单模激光器是否发生注入锁定效应，发生注入锁定，单模激光器本身的单模辐射被抑制，此时单模激光器无输出激光，逻辑为“0”，相反，单模激光器未发生注入锁定而产生激光，逻辑为“1”。所以本专利技术的技术效果是：实现了两个信号激光的逻辑与非和逻辑或非运算。附图说明本专利技术的附图说明如下：图1为本专利技术的结构示意图；图2为TE偏振态激光发生装置的结构示意图；图3为本专利技术测试装置的结构示意图；图4为本专利技术逻辑与非运算的光谱图；图5为本专利技术逻辑或非运算的光谱图。图中：1.光耦合器；2.环形器；3.单模激光器；4.激光器；5.第一偏振控制器；6.调制器；7.第二偏振控制器；8.附加光耦合器；9.光谱分析仪；10.脉冲分析仪。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示，本专利技术包括有控制激光脉冲I、第一信号激光脉冲A和第二信号激光脉冲B的三个输入波导，一个输出波导T，光耦合器1，环形器2和单模激光器3，三个输入波导通过光耦合器1连接具有单向传输特性的环形器2端口一，环形器2端口二连接单模激光器3，环形器2端口三连接输出波导T。上述单模激光器3选用内置外腔型单模法布里-珀罗激光器，它的边模抑制比高、调谐范围大和价格便宜，增加了逻辑门的可调谐动态范围和稳定性，同时也降低了的成本，具有较好的经济效益。在单模激光器3的注入锁定中需要TE偏振态的激光实现逻辑操作过程，利用偏振控制器使通过偏振控制器的激光束具有TE偏振态，如图2所示，TE偏振态激光发生装置包括有激光器4、第一偏振控制器5、调制器6和第二偏振控制器7，所述的激光器4、第一偏振控制器5、调制器6和第二偏振控制器7依次连接。激光器4发出激光束，经过第一偏振控制器5进行偏振态调节，调制器6的作用是对从第一偏振控制器5出来的连续激光进行脉冲码型调制，然后得到强度随时间变化的二进制脉冲波形，再经过第二偏振控制器7调节激光束到TE偏振态（因为经过调制器6后激光束偏振态有所变化）。逻辑运算的测试如图3所示，控制激光脉冲I、第一信号激光脉冲A和第二信号激光脉冲B三束光分别由相应的三个TE偏振态激光发生装置提供，输入本专利技术的光控光子逻辑门后，从输出波导T获得光信号输出。输出的激光经过50/50功率均分的附加光耦合器8进行分束，一半能量的输出光束进入光谱分析仪9进行逻辑运算的光谱分析，另一半能量的输出光束达到脉冲分析仪10进行逻辑运算波形的分析。本专利技术是利用注入锁定的过程与外部注入功率和注入波长与所选择单模激光器边模之间的波长失谐（波长失谐=注入模的峰值波长﹣所选择邻近的激光边模的峰值波长），密切依赖的关系来实现逻辑运算功能。当波长失谐固定时，仅需调谐控制脉冲、第一信号激光脉冲和第二信号激光脉冲的总注入功率的强弱来控制注入锁定的开关行为，注入功率太低，单模激光器不能实现注入锁定，相反，提高注入功率到一定值时，单模激光器的辐射模被抑制，实现注入锁定。同理，如果固定总注入功率为一定值时，可通过调谐波长失谐来实现注入锁定的开光状态，波长失谐越短，越容易实现注入锁定，为提高注入锁定状态下的边模抑制比，调谐注入波长略大于所选择的单模激光器边模波长。在本专利技术中，要实现与非运算，采用固定三束激光脉冲的波长失谐，控制激光脉冲功率分别高于两束信号激光脉冲的功率，但是只有在三束激光脉冲同时为逻辑“1”时，单模激光器辐射模被抑制，实现逻辑“0”输出，在其他情况下，单模激光器本身的辐射模均不能被抑制，输出信号为逻辑“1”，从而实现光控光子逻辑与非运算。在或非运算中，相对于前面实现的逻辑与非运算而言，固定波长失谐不变，进一步提高控制激光脉冲和两束信号激光脉冲的功率，使控制激光脉冲和其中任一束信号激光脉冲的总功率就可以使单模激光器辐射模被抑制，实现逻辑“0”输出，但是仅有两束信号激光脉冲的总功率却不能抑制单模激光器的辐射模，因而实现了光控光子逻辑或非运算。1、与非门的逻辑运算光谱分析仪所得的测试光谱图如图4所示。其真值表见表1：表1.光控逻辑与非门（NAND）真值表控制光I信号光A信号光B输出光11101101101110010111010100110001从表1中看出：只有当控制激光脉冲I为逻辑一信号时（真值表中前四组组合），第一信号激光脉冲A和第二信号激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光控光子逻辑门，其特征是：包括有控制激光脉冲I、第一信号激光脉冲A和第二信号激光脉冲B的三个输入波导，一个输出波导T，光耦合器（1），环形器（2）和单模激光器（3），三个输入波导通过光耦合器（1）连接具有单向传输特性的环形器（2）端口一，环形器（2）端口二连接单模激光器（3），环形器（2）端口三连接输出波导T。

【技术特征摘要】
1.一种光控光子逻辑门，其特征是：包括有控制激光脉冲I、第一信号激光脉冲A和第二
信号激光脉冲B的三个输入波导，一个输出波导T，光耦合器（1），环形器（2）和单模激光器
（3），三个输入波导通过光耦合器（1）连接具有单向传输特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建伟，
申请(专利权)人：重庆师范大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85