基于光纤耦合器双泵浦光调制方式的全光逻辑器

摘要

本发明公开了一种基于光纤耦合器双泵浦光调制的全光逻辑器。本发明中的第一束泵浦光依次通过第一光隔离器、第一偏振控制器、第一光纤放大器、第一带通滤波器与第一波分复用器的第一端口连接；第一束信号光依次通过第二光隔离器，第二偏振控制器与第一波分复用器的第二端口连接；第一波分复用器的第三端口与光纤耦合器的第一端口连接；第二束泵浦光依次通过第三光隔离器、第三偏振控制器、第二光纤放大器、第二带通滤波器与第三波分复用器的第一端口连接，第三波分复用器的第三端口与光纤耦合器的第二端口连接。本发明不仅灵敏度高，开关响应速度快，而且实现了传统全光逻辑器不能实现的逻辑非门，具有较高的消光比，大大提高了开关性能。

说明书

技术领域

本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于光纤耦合器双泵浦光调制方式的全光逻辑器。

背景技术

全光逻辑器是光子技术领域的关键技术，对未来全光网络的实现有着重要的作用，全光开关以及数字光逻辑运算成为光通信与光信息处理的研究热点。全光逻辑器具有多个可供选择的输入、输出端口，能够实现光信号的各种逻辑运算，目前人们采用了多种方式实现全光开关和全光逻辑运算。基于光纤耦合器双泵浦光调制的全光逻辑器，具有更好的开关性能。

发明内容

本发明提供了一种基于光纤耦合器双泵浦光调制方式的全光逻辑器，不仅灵敏度高，开关响应速度快，而且实现了传统全光逻辑器不能实现的逻辑非门，具有较高的消光比，大大提高了开关性能。

本发明采取以下技术方案：

本发明包括第一泵浦源(1-1)、第二泵浦源(1-2)；第一光隔离器(2-1)、第二光隔离器(2-2)、第三光隔离器(2-3)和第四光隔离器(2-4)；第一偏振控制器(3-1)、第二偏振控制器(3-2)、第三偏振控制器(3-3)、第四偏振控制器(3-4)；第一光纤放大器(4-1)、第二光纤放大器(4-2)，第一带通滤波器(5-1)、第二带通滤波器(5-2)；第一波分复用器(6-1)、第二波分复用器(6-2)、第三波分复用器(6-3)、第四波分复用器(6-4)；光纤耦合器(7)，第一信号源(8-1)和第二信号源(8-2)。第一泵浦源与第一光隔离器的第一端口(a1)连接，第一光隔离器的第二端口(a2)与第一偏振控制器的第一端口(b1)连接，第一偏振控制器的第二端口(b2)与第一光纤放大器的第一端口(c1)连接，第一光纤放大器的第二端口(c2)与第一带通滤波器的第一端口(d1)连接，第一带通滤波器的第二端口(d2)与第一波分复用器的第一端口(f1)连接。第一信号源与第二光隔离器的第一端口(e1)连接，第二光隔离器的第二端口(e2)与第二偏振控制器的第一端口(h1)连接，第二偏振控制器的第二端口(h2)与第一波分复用器的第二端口(f2)连接。第二泵浦源与第三光隔离器的第一端口(a3)连接，第三光隔离器的第二端口(a4)与第三偏振控制器的第一端口(b3)连接，第三偏振控制器的第二端口(b4)与第二光纤放大器的第一端口(c3)连接，第二光纤放大器的第二端口(c4)与第二带通滤波器的第一端口(d3)连接，第二带通滤波器的第二端口(d4)与第三波分复用器的第一端口(t1)连接。第二信号源与第四光隔离器的第一端口(e3)连接，第四光隔离器的第二端口(e4)与第四偏振控制器的第一端口(h3)连接，第四偏振控制器的第二端口(h4)与第三波分复用器的第二端口(t2)连接。第一波分复用器的第三端口(f3)与光纤耦合器的第一端口(i1)连接，第三波分复用器的第三端口(t3)与光纤耦合器的第二端口(i2)连接，光纤耦合器的第三端口(i3)与第二波分复用器的第一端口(k1)连接，光纤耦合器的第四端口(i4)与第四波分复用器的第一端口(r1)连接。 

优选的，波分复用器(6-1)、(6-2)、(6-3)、(6-4)的第一端口为50%端口，第二端口为50%端口。

优选的，该光纤耦合器(7)的交叉耦合系数为0.05cm^-1。

优选的，信号源(8-1)、(8-2)产生的信号波长范围为1500nm-1550nm，功率为10mW。

优选的，泵浦源(1)、(2)所产生的泵浦波波长范围为800-900 nm，功率范围为0~20W。

本发明的特点是在光纤耦合器的第一输入端口与第二输入端口，通过波分复用器都加入一束强度可调的泵浦光，同时在第一端口输入一弱信号光而第二端口不输入信号光。用两束泵浦光p1和p2作逻辑值来调节信号光，从而实现信号光在输出端口的逻辑转换功能。

本发明全光逻辑器不仅灵敏度高，开关响应速度快，而且实现了传统全光逻辑器不能实现的逻辑非门，具有较高的消光比，大大改善了开关性能。

附图说明

图1为基于光纤耦合器双泵浦光调制的全光逻辑器的结构示意图。

图2为p2为0时，消光比随泵浦光功率p1变化的逻辑器特性曲线。

图2中X₁₂表示光纤耦合器第三端口信号光与第四端口信号光的消光比，X₂₁表示光纤耦合器第四端口信号光与第三端口信号光的消光比。第二波分复用器和第四波分复用器的作用是分离出信号光和泵浦光。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例一种基于光纤耦合器双泵浦光调制的全光逻辑器包括第一泵浦源(1-1)、第二泵浦源(1-2)；第一光隔离器(2-1)、第二光隔离器(2-2)、第三光隔离器(2-3)和第四光隔离器(2-4)；第一偏振控制器(3-1)、第二偏振控制器(3-2)、第三偏振控制器(3-3)、第四偏振控制器(3-4)；第一光纤放大器(4-1)、第二光纤放大器(4-2)，第一带通滤波器(5-1)、第二带通滤波器(5-2)；第一波分复用器(6-1)、第二波分复用器(6-2)、第三波分复用器(6-3)、第四波分复用器(6-4)；光纤耦合器(7)，第一信号源(8-1)和第二信号源(8-2)。 泵浦源(1)、(2)所产生的泵浦波波长范围为800-900 nm，功率范围为0~20W。信号源(8-1)、(8-2)产生的信号波长范围为1500nm-1550nm，功率为10mW。

第一泵浦源与第一光隔离器的第一端口(a1)连接，第一光隔离器的第二端口(a2)与第一偏振控制器的第一端口(b1)连接，第一偏振控制器的第二端口(b2)与第一光纤放大器的第一端口(c1)连接，第一光纤放大器的第二端口(c2)与第一带通滤波器的第一端口(d1)连接，第一带通滤波器的第二端口(d2)与第一波分复用器的第一端口(f1)连接。第一信号源与第二光隔离器的第一端口(e1)连接，第二光隔离器的第二端口(e2)与第二偏振控制器的第一端口(h1)连接，第二偏振控制器的第二端口(h2)与第一波分复用器的第二端口(f2)连接。第二泵浦源与第三光隔离器的第一端口(a3)连接，第三光隔离器的第二端口(a4)与第三偏振控制器的第一端口(b3)连接，第三偏振控制器的第二端口(b4)与第二光纤放大器的第一端口(c3)连接，第二光纤放大器的第二端口(c4)与第二带通滤波器的第一端口(d3)连接，第二带通滤波器的第二端口(d4)与第三波分复用器的第一端口(t1)连接。第二信号源与第四光隔离器的第一端口(e3)连接，第四光隔离器的第二端口(e4)与第四偏振控制器的第一端口(h3)连接，第四偏振控制器的第二端口(h4)与第三波分复用器的第二端口(t2)连接。第一波分复用器的第三端口(f3)与光纤耦合器的第一端口(i1)连接，第三波分复用器的第三端口(t3)与光纤耦合器的第二端口(i2)连接，光纤耦合器的第三端口(i3)与第二波分复用器的第一端口(k1)连接，光纤耦合器的第四端口(i4)与第四波分复用器的第一端口(r1)连接。可通过有无泵浦光输入，计算光纤耦合器输出端口信号光的不同输出功率，根据消光比判定逻辑器逻辑功能。

图2显示了：在第二泵浦光功率p2为0时，两输出端口信号光的消光比随第一泵浦光功率p1变化的逻辑器特性曲线。

表1表示令泵浦光功率p1=p2=8W时，根据不同的输入组合得出的全光逻辑器的真值表。

表1

表1中两泵浦光功率分别为p1和p2，令p1=p2=8W，逻辑值“0”和“1”表示有无泵浦光输入。X_ij是信号光的消光比，用来判定输出逻辑值。

本发明全光逻辑器的实现过程：

1、根据耦合模型得到开关特性曲线，找出光纤耦合器的阈值功率。

2、选择不同的泵浦功率，同时结合不同的输入组合，实现不同的光开关逻辑门。

以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。