一種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置，涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，該裝置采用馬赫曾得爾干涉儀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，A光經(jīng)耦合器分光到干涉儀上臂和干涉儀下臂，在干涉儀下臂或干涉儀上臂接功率調(diào)節(jié)裝置。B光接耦合器并在干涉儀上臂或干涉儀下臂接功率調(diào)節(jié)裝置，保證A光和B光在干涉儀上、干涉儀下臂的分光比相反即A光分光比為a:b時(shí)B光分光比為b:a，從而在輸出端得到A、B光的異或邏輯作用結(jié)果。本發(fā)明在發(fā)揮交叉相位調(diào)制消光效果好、功耗低的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又降低了方案相位調(diào)節(jié)的要求，不必精確調(diào)節(jié)相位差到180°，只需要保證前后兩級輸入光以相反比例分光，即可實(shí)現(xiàn)異或邏輯輸出。
【專利說明】—種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置，實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)中全光信號的邏輯異或處理。

【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們對信息的需求與日俱增。但在現(xiàn)有的基于電子技術(shù)的通信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)要完成光/電/光的轉(zhuǎn)換，其中的電子器件受制于其自身，信號處理速率受到自身?xiàng)l件限制而產(chǎn)生了通信網(wǎng)中的“電子瓶頸”現(xiàn)象，難以滿足高速通信綜合業(yè)務(wù)日益發(fā)展的要求。
[0003]而光/光的信號處理方案摒棄了電子器件的限制，直接進(jìn)行光信號處理，其處理速度較光/電/光的轉(zhuǎn)換方式有明顯優(yōu)勢。由此而引發(fā)了全光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想和相關(guān)研究。未來的光高速網(wǎng)絡(luò)，想要實(shí)現(xiàn)全光信號處理，全光邏輯門是實(shí)現(xiàn)全光數(shù)字信號處理的關(guān)鍵部件。其中的全光異或門可以用于標(biāo)簽交換、數(shù)據(jù)編碼、奇偶校驗(yàn)、信號再生等，對其研究有重要意義。
[0004]基于SOA的交叉相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)全光邏輯門的基本原理是:參與邏輯運(yùn)算的信號變化引起SOA輸入光功率的變化，光功率消耗的載流子濃度隨之發(fā)生變化，進(jìn)而引起折射率的變化，從而使相位發(fā)生變化，并在干涉的作用下使得輸出光功率發(fā)生變化。由于載流子恢復(fù)時(shí)間的限制，其速率往往難以進(jìn)一步提高。后來，有學(xué)者提出利用差分方法實(shí)現(xiàn)全光異或門的方案，巧妙地避開了載流子恢復(fù)時(shí)間的限制，實(shí)現(xiàn)了 40Gb/s的處理速率。但其也存在較明顯的缺點(diǎn):需要精確的時(shí)間和相位控制，這在實(shí)際中增大了系統(tǒng)構(gòu)建的難度，也增大了系統(tǒng)穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]本發(fā)明針對上述方案對相位控制要求嚴(yán)格的缺點(diǎn)，在MZI結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出了一種利用信號光對級聯(lián)SOA的調(diào)制實(shí)現(xiàn)異或邏輯運(yùn)算的新方案。該方案通過將信號光以相反比例分兩級輸入SOA的方法，降低了方案對相位控制的要求，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于克服當(dāng)前基于交叉相位調(diào)制效應(yīng)邏輯門的缺點(diǎn)，提供一種基于馬赫-曾得爾干涉儀結(jié)構(gòu)的級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器(SOA)的全光異或門裝置，可以降低對相位精確調(diào)制的依賴，提高輸出的穩(wěn)定性。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置，其特征在于，包括第一功分器1，第二功分器6、第三功分器14、第一耦合器2、第二耦合器8、第三耦合器19、第四耦合器15、第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A3、第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9、第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20、第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器16、第一濾波裝置4、第二濾波裝置10、第三濾波裝置21、第四濾波裝置17、第一功率調(diào)節(jié)裝置17、第二功率調(diào)節(jié)裝置5、第三功率調(diào)節(jié)裝置7、第四功率調(diào)節(jié)裝置18、合路器12和移相器11，所述第一功分器1、第二功分器6、第三功分器14和合路器12共同構(gòu)成馬赫曾得爾干涉儀，其余各元件分布于干涉儀兩臂；中心波長為入工的脈沖光A光攜帶信號,輸入到50:50的第一功分器I后，第一功分器的下輸出下端口接第一功率調(diào)節(jié)裝置13 ;中心波長為λ 3的時(shí)鐘光輸入到50:50第三功分器14后，第三功分器的輸出上端口與第一功分器I的上輸出上端口與第一I禹合器2的輸入端連接,第一率禹合器的輸出端依次接第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA3、第一濾波裝置4 ；
[0009]第三功分器14輸出下端口與第一功分器I的下端口共接第四耦合器15輸入端，第四耦合器的輸出端接第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A16、第四濾波裝置17 ;第一濾波裝置4之后依次接第二功率調(diào)節(jié)裝置5、第二耦合器8的一個(gè)輸入端，第四濾波裝置17之后依次接第四功率調(diào)節(jié)裝置18、第三耦合器19的一個(gè)輸入端；
[0010]中心波長為λ 2的脈沖光B光攜帶信號,在輸入50:50的第二功分器6后,第二功分器6輸出上端口接第三功率調(diào)節(jié)裝置7，第三功率調(diào)節(jié)裝置的輸出端口接第二耦合器8 一個(gè)輸入端口，第二功分器6輸出下端口接第三稱合器19的一個(gè)輸入端口 ；第二稱合器8后依次接第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9、第二濾波裝置10，第三耦合器19后依次接第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20、第三濾波裝置21，第二濾波裝置10的輸出端接移相器11，移相器和第三濾波裝置21分別接合路器12的兩個(gè)輸入端口。
[0011]一種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置，其特征在于，包括第一功分器1，第二功分器6、第三功分器14、第一耦合器2、第二耦合器8、第三耦合器19、第四耦合器15、第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A3、第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9、第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20、第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器16、第一濾波裝置4、第二濾波裝置10、第三濾波裝置21、第四濾波裝置17、第一功率調(diào)節(jié)裝置17、第二功率調(diào)節(jié)裝置5、第三功率調(diào)節(jié)裝置7、第四功率調(diào)節(jié)裝置18和第一 3dB耦合器22，所述第一功分器1、第二功分器6、第二 3dB耦合器23和第一 3dB耦合器22共同構(gòu)成馬赫曾得爾干涉儀，其余各元件分布于干涉儀兩臂；中心波長為λ 3的時(shí)鐘光經(jīng)第二 3dB稱合器23上端注入后,稱合輸出時(shí)鐘光在干涉儀上臂和干涉儀下臂分得相同功率但相位差為90°的光，即干涉儀上臂光和干涉儀下臂光；干涉儀上臂光與中心波長為X1的脈沖光A光經(jīng)第一耦合器2耦合，經(jīng)一定的短距離進(jìn)入第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A3，干涉儀下臂光與脈沖光A光經(jīng)第四耦合器16耦合，經(jīng)同樣長度的距離進(jìn)入第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A16，之后分別經(jīng)相同距離到達(dá)第一濾波裝置4和第四濾波裝置17，保證經(jīng)濾波裝置后脈沖光A光基本被完全濾掉同時(shí)盡量使更多的時(shí)鐘光通過，出濾波裝置后，經(jīng)相同距離到達(dá)第二功率調(diào)節(jié)裝置5和功率調(diào)節(jié)裝置18，之后經(jīng)相同距離到第二耦合器8和第三耦合器19。
[0012]中心波長為λ 2的脈沖光B光攜帶信號，在經(jīng)過50:50的第二功分器6后，干涉儀上臂接第三功率調(diào)節(jié)裝置7，干涉儀上光、下臂光分別與流過第二功率調(diào)節(jié)裝置5和第四功率調(diào)節(jié)裝置18的光分別共同注入第二耦合器8和第三耦合器19，之后經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9和第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20，然后經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二濾波裝置10和第三濾波裝置21，調(diào)節(jié)干涉儀上、下臂光程，使干涉儀上臂與干涉儀下臂共同進(jìn)入第一 3dB耦合器22在干涉儀上臂產(chǎn)生附加的90°相位差。
[0013]所述調(diào)節(jié)脈沖光A光、脈沖光B光分光比關(guān)系的裝置由功率調(diào)節(jié)系數(shù)取值相同的第二功率調(diào)節(jié)裝置5和第四功率調(diào)節(jié)裝置18分立于裝置干涉儀上臂和干涉儀下臂組成，或由耦合系數(shù)取值之和為“I”的耦合器42和耦合器43組成。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明輸出穩(wěn)定，只需要兩束信號輸入光能以相反比例分光，就可以在輸入均為邏輯“I”時(shí)產(chǎn)生消光，在只有一個(gè)“I”時(shí)，輸出脈沖；從而降低了信號光對光放大器相位精確調(diào)制的要求，達(dá)到了易于調(diào)節(jié)、輸出穩(wěn)定的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全光邏輯異或門的半導(dǎo)體光放大器級聯(lián)裝置方案一種方案示意圖；
[0017]圖2為所設(shè)計(jì)另一種實(shí)現(xiàn)全光邏輯異或門的半導(dǎo)體光放大器級聯(lián)裝置方案一種方案示意圖；
[0018]圖3是在40Gb/s情況下本發(fā)明實(shí)施過程產(chǎn)生的結(jié)果圖；
[0019]附圖標(biāo)記為:1為第一功分器、2第一稱合器、3為第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A、4為第一濾波裝置、5為第二功率調(diào)節(jié)裝置、6為第二功分器、第三功率調(diào)節(jié)裝置7、第二耦合器8、第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9、第二濾波裝置10、移相器11、合路器12、第一功率調(diào)節(jié)裝置13、第三功分器14、第四耦合器15、第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A16、第四濾波裝置17、第四功率調(diào)節(jié)裝置18、第三耦合器19、第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20、第三濾波裝置21、22為第一 3dB耦合器、23為第二 3dB耦合器，

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021]實(shí)現(xiàn)全光邏輯異或門的一種實(shí)施裝置如圖1。
[0022]選用行波半導(dǎo)體放大器(SOA)，使四個(gè)SOA的參數(shù)基本相同，并使其注入電流保持在較大值(0.5A附近)，以減少載流子恢復(fù)時(shí)間對輸出的影響。由于本方案采用的是非飽和狀態(tài)下的SOA工作區(qū)，內(nèi)部反射光對輸出有較大影響，因此，SOA的前后端反射率盡量小，以反射率為O為最佳，使之盡量接近行波放大的狀態(tài)，以減少反射光對SOA的輸出影響。
[0023]第一功分器1、第二功分器6、第三功分器14和第一耦合器12共同構(gòu)成馬赫曾得爾干涉儀，其余各元件分布于干涉儀兩臂對輸入的三路光信號進(jìn)行分光、放大、濾波、合路等操作。
[0024]中心波長為A1的脈沖光A光攜帶要處理的信號，在經(jīng)過50:50的第一功分器I后，分成兩束功率相等的光，干涉儀下臂接第一功率調(diào)節(jié)裝置13，調(diào)節(jié)使干涉儀上下臂上的光功率不同。中心波長為λ 3的時(shí)鐘光經(jīng)50:50第三功分器14后，使時(shí)鐘光在干涉儀上臂和干涉儀下臂分得相同初始相位和相同功率大小的光。其干涉儀上臂的光與A信號得到的干涉儀上臂的光經(jīng)第一耦合器2耦合，經(jīng)一定的短距離進(jìn)入第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A3，其干涉儀下臂的光與A信號得到的干涉儀下臂的光經(jīng)第四耦合器15耦合，經(jīng)相同距離進(jìn)入第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A16。其中，時(shí)鐘光出第三功分器14后輸出上下兩端口的光經(jīng)相同距離到達(dá)第一耦合器2和第四耦合器15。在第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A3和第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A16之后，分別經(jīng)相同距離到達(dá)第一濾波裝置4和第四濾波裝置17，保證經(jīng)濾波裝置后A光基本被完全濾掉同時(shí)盡量使更多的時(shí)鐘光通過。出濾波裝置后，在干涉儀上下臂經(jīng)相同距離到達(dá)第二功率調(diào)節(jié)裝置5和第三功率調(diào)節(jié)裝置18，之后經(jīng)相同距離到第二耦合器8和第三耦合器19。這樣就保證了在無信號A脈沖作用時(shí)，干涉儀上、下臂時(shí)鐘光相位相同。
[0025]中心波長為λ 2的脈沖光B光攜帶信號，在經(jīng)過50:50的第二功分器6后，干涉儀上臂接第二功率調(diào)節(jié)裝置7，調(diào)節(jié)使干涉儀上、下臂的分光功率不同。干涉儀上、下臂的光分別與經(jīng)第二功率調(diào)節(jié)裝置5和第三功率調(diào)節(jié)裝置18的光共同注入第二耦合器8和第三耦合器19。之后，干涉儀上、下臂的光經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9和第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20，然后經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二濾波裝置10和第三濾波裝置21。濾波裝置波長中心對準(zhǔn)時(shí)鐘光的主頻率，并取5nm左右的帶寬，保證經(jīng)濾波裝置后B光基本被完全濾掉同時(shí)盡量使更多的時(shí)鐘光通過。之后調(diào)節(jié)干涉儀、上下臂光程，使干涉儀上臂與干涉儀下臂共同進(jìn)入合路器12時(shí)，所經(jīng)歷的光程相等。干涉儀上臂有移相器11取值要保證在180°，以使得在無信號輸入時(shí)，輸出光能產(chǎn)生相消，從而與異或邏輯保持一致。
[0026]圖1裝置實(shí)現(xiàn)異或邏輯功能的原理如下:
[0027]兩束注入光均為邏輯“O”時(shí)，時(shí)鐘光在等比分光后，在上下兩路經(jīng)過兩次相同SOA放大之，干涉儀上臂中大小為180°的移相器的使干涉儀上臂的Clock光信號相位產(chǎn)生180°的延遲，使得上下光有180°相位差，在之后接到功率合成器后，發(fā)生相消干涉，使得輸出信號為“O” ；
[0028]當(dāng)兩束注入光均為邏輯“ I”時(shí)，A光的光脈沖上下分光比不同，在干涉儀上、下臂的SOA的載流子受到了不同程度的消耗，產(chǎn)生不同折射率，從而使時(shí)鐘光在經(jīng)過干涉儀上、下臂SOA后產(chǎn)生一定的相位差，由于B的分光比例與A的分光比例相反，故而B對干涉儀上臂第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9調(diào)制作用等同于A對干涉儀下臂第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A16的作用，而對干涉儀下臂第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20的作用等同于A對干涉儀上臂第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A3的作用。使得經(jīng)過兩級SOA后，時(shí)鐘光干涉儀上、下臂相位差為O。經(jīng)過移相器之后，干涉儀上臂較干涉儀下臂的相位差為180°，發(fā)生相消干涉，從而使輸出信號Pout為“O” ；
[0029]當(dāng)兩束注入光中只有一個(gè)為“I”時(shí)，為“I”的那一級對時(shí)鐘光進(jìn)行相位調(diào)制，由于XPM效應(yīng)，上下兩路產(chǎn)生一定的相位差，經(jīng)過相移器后在輸出仍有非O的相位差，從而使避免了發(fā)生相消干涉，使得輸出信號為“I”?？紤]到SOA本身的放大作用，由于信號光在第一級放大之后很容易在第二級發(fā)生自相位調(diào)制效應(yīng)，使得輸出不穩(wěn)定，本方案在兩級間連接了功率調(diào)節(jié)裝置，干涉儀上、下臂的功率調(diào)節(jié)裝置取相同的衰減系數(shù)，從而保證系統(tǒng)的干涉儀上、下臂平衡，使輸出穩(wěn)定并保證“ I ”脈沖的功率大致相當(dāng)。
[0030]實(shí)現(xiàn)全光異或門的另一種實(shí)施裝置如圖2。
[0031]選用一般半導(dǎo)體放大器，使四個(gè)SOA的參數(shù)基本相同，并使其注入電流保持在較大值(0.5A附近)，以減少載流子恢復(fù)時(shí)間對輸出的影響。由于本方案采用的是非飽和狀態(tài)下的SOA工作區(qū)，內(nèi)部反射光對輸出有較大影響，因此，SOA的前后端反射率盡量小，以反射率為O為最佳，使之盡量接近行波放大的狀態(tài)，以減少反射光對SOA的輸出影響。
[0032]中心波長為A1的脈沖光A光攜帶要處理的信號，在經(jīng)過50:50的第一功分器)后，分成兩束功率相等的光，干涉儀下臂后接第四功率調(diào)節(jié)裝置33，調(diào)節(jié)使干涉儀上、下臂的光功率不同。中心波長為λ 3的時(shí)鐘光經(jīng)第二 3dB稱合器23上端注入后,使稱合輸出時(shí)鐘光在干涉儀上臂和干涉儀下臂分得相同功率但相位差為90°光。其干涉儀上臂的光與A信號得到的干涉儀上臂光經(jīng)第一耦合器(2)耦合，經(jīng)一定的短距離進(jìn)入第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A3，其干涉儀下臂的光與A信號得到的干涉儀下臂光經(jīng)第四耦合器(35)耦合，經(jīng)同樣長度的距離進(jìn)入第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A36。在SOA(24)和S0A(36)之后，分別經(jīng)相同距離到達(dá)濾波裝置(25)和濾波裝置(37)，保證經(jīng)濾波裝置后A光基本被完全濾掉同時(shí)盡量使更多的時(shí)鐘光通過。出濾波裝置后，經(jīng)相同距離到達(dá)干涉儀上、下臂的功率調(diào)節(jié)裝置
(26)和功率調(diào)節(jié)裝置(38)，之后經(jīng)相同距離到耦合器(29)和耦合器(39)。這樣就保證了在無信號A脈沖作用時(shí)，干涉儀上、下臂時(shí)鐘光相位差保持90°。
[0033]中心波長為λ 2的脈沖光B光攜帶信號，在經(jīng)過50:50的第二功分器6后，干涉儀上臂接第三功率調(diào)節(jié)裝置7，干涉儀上光、下臂光分別與流過第二功率調(diào)節(jié)裝置5和第四功率調(diào)節(jié)裝置18的光分別共同注入第二耦合器8和第三耦合器19，之后經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A9和第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A20，然后經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二濾波裝置10和第三濾波裝置21，濾波裝置波長中心對準(zhǔn)時(shí)鐘光的主波長，并取5nm左右的帶寬，保證接濾波裝置后B光基本被完全濾掉同時(shí)盡量使更多的時(shí)鐘光通過。之后調(diào)節(jié)干涉儀上、下臂光程，使干涉儀上臂與干涉儀下臂共同進(jìn)入第一 3dB耦合器(22)時(shí)，所經(jīng)歷的光程相等。由于3dB耦合器在將干涉儀上、下臂的光耦合過程中，會在干涉儀上臂產(chǎn)生附加的90°相位差，故使得在輸入為“O”的情況下，光能產(chǎn)生相消，從而與異或邏輯保持一致。
[0034]圖2實(shí)現(xiàn)異或邏輯功能的原理如下:
[0035]兩束注入光均為邏輯“O”時(shí)，時(shí)鐘光在等比分光后，在上下兩路經(jīng)過兩次相同SOA放大之后，Clock光信號在輸出端f禹合輸出，由于分光和I禹合都為3dB f禹合器,故在輸出干涉儀上臂接受結(jié)果時(shí)，干涉輸出結(jié)果為干涉儀上、下臂的光產(chǎn)生180°相移之后相消輸出結(jié)果。即使得輸出信號為“O”；
[0036]當(dāng)兩束注入光均為邏輯“ I”時(shí)，A光的光脈沖上下分光比不同，在干涉儀上、下臂的SOA的載流子受到了不同程度的消耗，產(chǎn)生不同折射率，從而使時(shí)鐘光在經(jīng)過干涉儀上、下臂SOA后產(chǎn)生一定的相位差，由于B的分光比例與A的分光比例相反，故而B對干涉儀上臂SOA調(diào)制作用等同于A對干涉儀下臂SOA的作用，而對干涉儀下臂SOA的作用等同于A對干涉儀上臂SOA的作用。使得經(jīng)過兩級SOA后，時(shí)鐘光干涉儀上、下臂相位差為O。經(jīng)過3dB稱合器的分光與末端稱合,發(fā)生相消干涉，從而使輸出信號Pout為“O” ；
[0037]當(dāng)兩束注入光中只有一個(gè)為“I”時(shí)，為“I”的那一級對時(shí)鐘光進(jìn)行相位調(diào)制，由于XPM效應(yīng)，上下兩路產(chǎn)生一定的相位差，經(jīng)過相移器后在輸出仍有非O的相位差，從而使避免了發(fā)生相消干涉，使得輸出信號為“I”?？紤]到SOA本身的放大作用，由于信號光在第一級放大之后很容易在第二級發(fā)生自相位調(diào)制效應(yīng)，使得輸出不穩(wěn)定，本方案在兩級間連接了功率調(diào)節(jié)裝置，干涉儀上、下臂的功率調(diào)節(jié)裝置取相同的衰減系數(shù)，從而保證系統(tǒng)的干涉儀上、下臂平衡，使輸出穩(wěn)定并保證“ I ”脈沖的功率大致相當(dāng)。
[0038]圖3是本發(fā)明實(shí)施過程產(chǎn)生的結(jié)果圖。
[0039]圖3中波形44表不輸入光A的功率；波形45表不輸入光B的功率；波形46表不輸出光的功率?？梢钥闯觯?0Gbit/s的輸入信號為脈沖形式時(shí),輸出與輸入的A、B信號很好的完成了邏輯異或的運(yùn)算，并且經(jīng)過功率調(diào)節(jié)，輸出的“ I”碼功率的波形和高度基本一致。在圖2方案中，也可得到與該圖基本完全一樣的輸出，故此處不再展示。
【權(quán)利要求】
1.一種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置，包括第一功分器(I)，第二功分器(6)、第三功分器(14)、第一耦合器(2)、第二耦合器(8)、第三耦合器(19)、第四耦合器(15)、第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(3)、第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(9)、第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(20)、第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器(16)、第一濾波裝置(4)、第二濾波裝置(10)、第三濾波裝置(21)、第四濾波裝置(17)、第一功率調(diào)節(jié)裝置(17)、第二功率調(diào)節(jié)裝置(5)、第三功率調(diào)節(jié)裝置(7)、第四功率調(diào)節(jié)裝置(18)、合路器(12)和移相器(11)，其特征在于，所述第一功分器(I)、第二功分器(6)、第三功分器(14)和合路器(12)共同構(gòu)成馬赫曾得爾干涉儀，其余各元件分布于干涉儀兩臂；中心波長為X1的脈沖光A光攜帶信號，輸入到50:50的第一功分器(I)后，第一功分器的下輸出下端口接第一功率調(diào)節(jié)裝置(13);中心波長為λ 3的時(shí)鐘光輸入到50:50第三功分器(14)后,第三功分器的輸出上端口與第一功分器(I)的上輸出上端口與第一I禹合器(2)的輸入端連接，第一I禹合器的輸出端依次接第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA (3)、第一濾波裝置(4)； 第三功分器(14)輸出下端口與第一功分器(I)的下端口共接第四I禹合器(15)輸入端，第四耦合器的輸出端接第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器S0A(16)、第四濾波裝置(17);第一濾波裝置(4)之后依次接第二功率調(diào)節(jié)裝置(5)、第二耦合器(8)的一個(gè)輸入端，第四濾波裝置(17)之后依次接第四功率調(diào)節(jié)裝置(18)、第三耦合器(19)的一個(gè)輸入端； 中心波長為λ2的脈沖光B光攜帶信號,在輸入50:50的第二功分器(6)后,第二功分器(6)輸出上端口接第三功率調(diào)節(jié)裝置(7)，第三功率調(diào)節(jié)裝置的輸出端口接第二耦合器(8) —個(gè)輸入端口，第二功分器(6)輸出下端口接第三I禹合器(19)的一個(gè)輸入端口 ；第二耦合器(8)后依次接第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA (9)、第二濾波裝置(10)，第三耦合器(19)后依次接第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA (20)、第三濾波裝置(21)，第二濾波裝置(10)的輸出端接移相器(11)，移相器和第三濾波裝置(21)分別接合路器(12)的兩個(gè)輸入端口。
2.一種基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置，其特征在于，包括第一功分器(I)，第二功分器(6)、第三功分器(14)、第一I禹合器(2)、第二I禹合器(8)、第三I禹合器(19)、第四耦合器(15)、第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(3)、第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(9)、第三級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(20)、第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器(16)、第一濾波裝置(4)、第二濾波裝置(10)、第三濾波裝置(21)、第四濾波裝置(17)、第一功率調(diào)節(jié)裝置(17)、第二功率調(diào)節(jié)裝置(5)、第三功率調(diào)節(jié)裝置(7)、第四功率調(diào)節(jié)裝置(18)和第一 3dB耦合器(22)，所述第一功分器(I)、第二功分器(6)、第二 3dB f禹合器(23)和第一 3dBf禹合器(22)共同構(gòu)成馬赫曾得爾干涉儀，其余各元件分布于干涉儀兩臂；中心波長為λ 3的時(shí)鐘光經(jīng)第二 3dB耦合器(23)上端注入后，耦合輸出時(shí)鐘光在干涉儀上臂和干涉儀下臂分得相同功率但相位差為90°的光，即干涉儀上臂光和干涉儀下臂光；干涉儀上臂光與中心波長為A1的脈沖光A光經(jīng)第一耦合器(2)耦合，經(jīng)一定的短距離進(jìn)入第一級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(3)，干涉儀下臂光與脈沖光A光經(jīng)第四耦合器(16)耦合，經(jīng)同樣長度的距離進(jìn)入第四級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(16)，之后分別經(jīng)相同距離到達(dá)第一濾波裝置(4)和第四濾波裝置(17)，保證經(jīng)濾波裝置后脈沖光A光基本被完全濾掉同時(shí)盡量使更多的時(shí)鐘光通過，出濾波裝置后，經(jīng)相同距離到達(dá)第二功率調(diào)節(jié)裝置(5)和功率調(diào)節(jié)裝置(18)，之后經(jīng)相同距離到第二耦合器⑶和第三耦合器(19)。 中心波長為λ 2的脈沖光B光攜帶信號，在經(jīng)過50:50的第二功分器(6)后，干涉儀上臂接第三功率調(diào)節(jié)裝置(7)，干涉儀上光、下臂光分別與流過第二功率調(diào)節(jié)裝置(5)和第四功率調(diào)節(jié)裝置(18)的光分別共同注入第二耦合器(8)和第三耦合器(19)，之后經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(9)和第二級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器SOA(20)，然后經(jīng)相同距離分別到達(dá)第二濾波裝置(10)和第三濾波裝置(21)，調(diào)節(jié)干涉儀上、下臂光程，使干涉儀上臂與干涉儀下臂共同進(jìn)入第一 3dB耦合器(22)在干涉儀上臂產(chǎn)生附加的90°相位差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于級聯(lián)半導(dǎo)體光放大器的全光異或門裝置，其特征在于:調(diào)節(jié)脈沖光A光、脈沖光B光分光比關(guān)系的裝置由功率調(diào)節(jié)系數(shù)取值相同的第二功率調(diào)節(jié)裝置(5)和第四功率調(diào)節(jié)裝置(18)分立于裝置干涉儀上臂和干涉儀下臂組成。
【文檔編號】G02F3/00GK104280975SQ201410563350
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】劉永, 徐敬亞, 李夢雪, 呂東 申請人:電子科技大學(xué)