本发明专利技术涉及了全光逻辑处理领域。公开了一种全光数值比较器，实现了两路输入信号的数值比较，该数值比较器包括非线性光波导、半导体光放大器、波分解复用器、光滤波器和三个光耦合器。本全光数值比较器有三个输入端，其中两个信号输入端，分别用于输入信号光A和信号光B，另一个是探测光输入端。本全光数值比较器全光逻辑处理部分采用了一块非线性光波导和一个半导体光放大器。本装置有三个输出端，通过检测信号光A和信号光B的输入是“0”还是“1”来分辨A＜B、A＞B或A＝B。本发明专利技术结合了非线性光波导和半导体光放大器在光信号处理中各自的优势，简化了结构，便于集成。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及了全光逻辑处理领域。公开了一种全光数值比较器，实现了两路输入信号的数值比较，该数值比较器包括非线性光波导、半导体光放大器、波分解复用器、光滤波器和三个光耦合器。本全光数值比较器有三个输入端，其中两个信号输入端，分别用于输入信号光A和信号光B，另一个是探测光输入端。本全光数值比较器全光逻辑处理部分采用了一块非线性光波导和一个半导体光放大器。本装置有三个输出端，通过检测信号光A和信号光B的输入是“0”还是“1”来分辨A＜B、A＞B或A＝B。本专利技术结合了非线性光波导和半导体光放大器在光信号处理中各自的优势，简化了结构，便于集成。【专利说明】一种全光数值比较器
本专利技术涉及了全光逻辑处理领域，具体涉及了一种全光数值比较器，该装置基于非线性光波导级联和频和差频(SFG+DFG)效应和半导体光放大器交叉增益调制(XGM)效应，实现了一种有两路输入信号的数值比较器。
技术介绍
随着网络容量的增加和信号传输与交换速率的不断提高，由于集成电路加工工艺和半导体材料本身的限制，电子学的瓶颈效应捋日趋明显。在未来智能化全光网络中，电学领域的器件会受到电子瓶颈的严重困扰；相比之下，全光信号处理技术则能充分发挥光波在高速信号处理方面的优势。因此，高速全光信号处理捋是未来的发展趋势。任何一个完整的通信系统都有各种各样的逻辑器件，光纤通信系统也不例外。随着系统复杂程度不断增加，迫切需要发展具有复杂逻辑运算功能的全光逻辑器件，而全光数值比较器就是其中之一。要实现全光数值比较器必须要使装置分辨出A光输入没有B光输入(AB)、有B光输入没有A光输入(AB)、有A光也有B光输入或没有A光也没有B光(AB+AB)这三种状态。通过查阅资料发现，在之前的研究中，华中科技大学的Y.Wang等人在2007年利用了半导体光放大器中的交叉增益调制(XGM)和四波混频(FWM)来实现了全光数值比较器。这个方案取得了比较好的结果，但是仍存在一些不足之处，由于半导体光放大器中四波混频效率比较低，因而获得的AB结果较弱，增大了误码率为了弥补这一不足，需要在半导体光放大器后面再加一个掺铒光纤放大器。整个方案需要三个半导体光放大器和一个掺铒光纤放大器，使得整个方案较复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供了 一种全新的全光数值比较器方案。非线性光波导在光信号逻辑处理中的优势是检测AB状态，而半导体放大器在光信号逻辑处理中的优势是检测AB状态。本专利技术结合了非线性光波导和半导体光放大器在光信号处理中各自的优势，实现了对两路输入信号的数值比较，并减少了器件数量，简化了结构，便于集成。本专利技术采用的数值比较技术方案为:本装置通过检测信号光A和信号光B的输入状态来实现了对两路输入信号的数值比较。输入本装置的光被第一光稱合器稱合在一起，再经过第二光稱合器被分为上下两路。上路光依次通过非线性光波导和光波分解复用器，下路光依次通过半导体光放大器和滤波器。如果只有单路信号光A或B输入，在上路，信号光通过非线性光波导，然后从波分解复用器中与其波长相对应的输出端口输出，在下路，信号光和探测光在半导体光放大器发生交叉增益调制导致探测光被抑制，使得滤波器后的端口没有光输出，这就实现了对只有单个信号光输入的情况即AB和AB的检测，从而输出了“A > B”或“A < B”的比较结果。如果两路信号光A和B都有输入，在上路，两路信号光和探测光在非线性光波导中发生级联和频和差频非线性效应，导致两路信号光被消耗并产生了一个空闲光，空闲光通过波分解复用器，然后经过第三光耦合器后的输出端口输出，在下路两路信号光和探测光在半导体光放大器发生交叉增益调制导致探测光被抑制，使得滤波器后的端口没有光输出，这就实现了对有两个信号光输入的情况即AB的检测。如果没有信号光A也没有信号光B输入，在上路，非线性光波导中没有信号光通过也不发生非线性效应，波分解复用器后的输出端口没有光输出，在下路，没有信号光通过半导体光放大器所以不会发生交叉增益调制，仅有探测光通过半导体光放大器后，经过滤波器，然后经过第三光耦合器后的输出端口输出，这就实现了对两个信号光都没有输入的情况即AB的检测。由于对AB和AB酌检测结果都是经过第三光耦合器后的输出端口输出，所以这个端口的输出代表了 “A = B”时的比较结果综上，本方案所涉及的全光数值比较器的真值表如表1所示，“I”代表有光输入或输出，“O”代表没有光输入或输出:【权利要求】1.一种全光数值比较器，其特征在于:本装置包括了非线性光波导(3)、半导体光放大器(4)、第一、第二和第三光耦合器(1、2、7)、波分解复用器(5)和滤波器(6);其中非线性光波导为二阶非线性效应光波导；从三个输入端口输入本数值比较器的光通过第一光耦合器(I)被耦合在一起后又经过第二光耦合器(2)被分为上下两路；上路光通过非线性光波导(3)又经过光波分解复用器(5)，下路光通过半导体光放大器(4)后又经过滤波器(6)；下路光经过滤波器(6)后通过光耦合器(7)与光波分解复用器(5)的一个输出端口合为一路。2.根据权利要求1所述的全光数值比较器，其特征在于，非线性光波导(3)用于传输光波或实现信号光和探测光之间的光学非线性效应，半导体光放大器(4)主要用于实现交叉增益调制，波分解复用器(5)用于捋从(3)输出的不同波长上的信号光和光学非线性效应中产生的空闲光按波长分路输出，滤波器(6)为带通滤波器，捋从半导体光放大器(4)输出的探测光滤出。3.根据权利要求1所述的全光数值比较器，其特征在于，如果只有单路信号光输入，在上路，信号光通过非线性光波导(3)，然后从波分解复用器(5)中与其波长相对应的输出端口输出，在下路，信号光和探测光在半导体光放大器(4)发生交叉增益调制导致探测光被抑制，使得滤波器(6)后的端口没有光输出；如果有两路信号光输入，在上路，两路信号光和探测光在非线性光波导(3)中发生级联和频和差频非线性效应，导致两路信号光被消耗并产生了一个空闲光，空闲光通过波分解复用器(5)，然后通过耦合器(7)后的输出端口输出，在下路两路信号光和探测光在半导体光放大器(4)发生交叉增益调制导致探测光被抑制，使得滤波器(6)后的端口没有光输出；如果无信号光输入，在上路，非线性光波导(3)中没有信号光通过也不发生非线性效应，在下路，没有信号光通过半导体光放大器(4)所以不会发生交叉增益调制，仅有探测光通过半导体光放大器(4)后，经过滤波器(6)，然后通过率禹合器(X)后的输出端口输出。【文档编号】G02F3/00GK103676400SQ201210352898【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月21日 优先权日:2012年9月21日 【专利技术者】胡哲峰, 刘海洋, 陈福深, 陈开鑫, 曹永盛, 孙豹 申请人:电子科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全光数值比较器，其特征在于：本装置包括了非线性光波导(3)、半导体光放大器(4)、第一、第二和第三光耦合器(1、2、7)、波分解复用器(5)和滤波器(6)；其中非线性光波导为二阶非线性效应光波导；从三个输入端口输入本数值比较器的光通过第一光耦合器(1)被耦合在一起后又经过第二光耦合器(2)被分为上下两路；上路光通过非线性光波导(3)又经过光波分解复用器(5)，下路光通过半导体光放大器(4)后又经过滤波器(6)；下路光经过滤波器(6)后通过光耦合器(7)与光波分解复用器(5)的一个输出端口合为一路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡哲峰，刘海洋，陈福深，陈开鑫，曹永盛，孙豹，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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