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基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器

阅读：522发布：2024-02-11

专利汇可以提供基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器，其特征是包括第一、二信号源、第一、二环形器、合波器、掺铒光纤耦合器、泵浦源、光隔离器、分波器、第一、二滤波器，第一信号源与第一环形器的a1连接，第一环形器的a2与合波器的c1连接，第一环形器的a3为输出端A，合波器的c2与泵浦源连接，合波器的c3与掺铒光纤耦合器的d1连接，掺铒光纤耦合器的d3与分波器的e3连接，分波器的e1与光隔离器连接，分波器的e2与第一滤波器的g1连接，第一滤波器的g2与第二滤波器的h2连接，第二滤波器的h1与掺铒光纤耦合器的d4连接，掺铒光纤耦合器的d2与环形器的b2连接，环形器的b1与第二信号源连接，环形器的b3为输出端B。，下面是基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器专利的具体信息内容。

权利要求

1.基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器，其特征是包括第一信号源(1-1)、第二信号源(1-2)、第一环形器(2-1)、第二环形器(2-2)、合波器(3)、掺铒光纤耦合器(4)、泵浦源(5)、光隔离器(6)、分波器(7)、第一滤波器(8-1)、第二滤波器(8-2)，第一信号源(1-
1)与第一环形器(2-1)的第一端口(a1)连接，第一环形器(2-1)的第二端口(a2)与合波器(3)的第一端口(c1)连接，第一环形器(2-1)的第三端口(a3)为第一输出端(A)，合波器(3)的第二端口(c2)与泵浦源(5)连接，合波器(3)的第三端口(c3)与掺铒光纤耦合器(4)的第一端口(d1)连接，掺铒光纤耦合器(4)的第三端口(d3)与分波器(7)的第三端口(e3)连接，分波器(7)的第一端口(e1)与光隔离器(6)连接，分波器(7)的第二端口(e2)与第一滤波器(8-1)的第一端口(g1)连接，第一滤波器(8-1)的第二端口(g2)与第二滤波器(8-2)的第二端口(h2)连接，第二滤波器(8-2)的第一端口(h1)与掺铒光纤耦合器(4)的第四端口(d4)连接，掺铒光纤耦合器(4)的第二端口(d2)与第二环形器(2-2)的第二端口(b2)连接，第二环形器(2-2)的第一端口(b1)与第二信号源(1-2)连接，第二环形器(2-2)的第三端口(b3)为第二输出端(B)；第一信号源(1-1)、第二信号源(1-2)产生的信号波长范围为1500nm-
1550nm，功率为1mW。
2.如权利要求1所述的Sagnac干涉仪全光逻辑器，其特征是：泵浦源(5)所产生的泵浦光波长范围为900nm-980nm，功率范围为0～1W。
3.如权利要求1所述的Sagnac干涉仪全光逻辑器，其特征是：掺铒光纤耦合器(4)在没有外加泵浦光时的交叉耦合系数为0.5。
4.如权利要求1所述的Sagnac干涉仪全光逻辑器，其特征是：第一滤波器(8-1)、第二滤波器(8-2)的通带波长范围为1500nm-1550nm。
5.如权利要求1-4任一项所述的Sagnac干涉仪全光逻辑器，其特征是：合波器(3)的第一端口为50％端口，第二端口为50％端口。

说明书全文

基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器

技术领域

[0001] 本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器。

背景技术

[0002] 全光逻辑器是一种可以将任意的输入端口的光信号转换到任意输出端口的光通路转换器件。全光逻辑器除了像传统逻辑器那样用于各种运算，还是实现全光比特识别、数据编码、奇偶校验、地址识别、解复用等信号处理过程的重要器件，同时光逻辑器件也是实现光子计算机的基础，因此，业界众多学者对其进行了广泛的研究。目前实现全光逻辑运算的方案主要包括基于半导体光放大器和基于高非线性光纤。现有的全光逻辑器存在功率低、开关响应速度慢、抗干扰能力弱等缺陷。

发明内容

[0003] 针对现有全光逻辑器的缺点，本发明提供了一种基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器，其具有泵浦功率低、开关响应速度快、抗干扰能力强等优点，适合应用于全光通信系统。

[0004] 本发明基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器利用了掺铒光纤的高非线性，不仅在理论上实现了不同的逻辑功能，而且可以大大降低泵浦光功率。

[0005] 本发明采取以下技术方案：基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器，包括信号源(1-1)、信号源(1-2)、环形器(2-1)、环形器(2-2)、合波器(3)、掺铒光纤耦合器(4)、泵浦源(5)、光隔离器(6)、分波器(7)、滤波器(8-1)、滤波器(8-2)，信号源(1-1)与环形器(2-1)的第一端口(a1)连接，环形器(2-1)的第二端口(a2)与合波器(3)的第一端口(c1)连接，环形器(2-1)的第三端口(a3)为输出端A，合波器(3)的第二端口(c2)与泵浦源(5)连接，合波器(3)的第三端口(c3)与掺铒光纤耦合器(4)的第一端口(d1)连接，掺铒光纤耦合器(4)的第三端口(d3)与分波器(7)的第三端口(e3)连接，分波器(7)的第一端口(e1)与光隔离器(6)连接，分波器(7)的第二端口(e2)与滤波器(8-1)的第一端口(g1)连接，滤波器(8-1)的第二端口(g2)与滤波器(8-2)的第二端口(h2)连接，滤波器(8-2)的第一端口(h1)与掺铒光纤耦合器(4)的第四端口(d4)连接，掺铒光纤耦合器(4)的第二端口(d2)与环形器(2-2)的第二端口(b2)连接，环形器(2-2)的第一端口(b1)与信号源(1-2)连接，环形器(2-2)的第三端口(b3)为输出端B。

[0006] 优选的，信号源(1-1)、(1-2)产生的信号波长范围为1500nm-1550nm，功率为1mW。

[0007] 优选的，泵浦源(5)所产生的泵浦光波长范围为900nm-980nm，功率范围为0～1W。

[0008] 优选的，掺铒光纤耦合器(4)在没有外加泵浦光时的交叉耦合系数为0.5。

[0009] 优选的，滤波器(8-1)和滤波器(8-2)的通带波长范围为1500nm-1550nm。

[0010] 优选的，合波器(3)的第一端口为50％端口，第二端口为50％端口。

[0011] 本发明的特点是，与信号光波长不一样且强度可调的泵浦光和信号光通过合波器一起进入掺铒光纤耦合器的第一输入端口，在耦合器的第三输出端口泵浦光经分波器与信号光分离然后进入光隔离器。而信号光继续绕环传输，绕环一周后经耦合器再次耦合从输出端输出。利用光克尔效应，在调节泵浦光的功率时可以改变耦合器的耦合系数，从而实现信号光的逻辑转换功能。

[0012] 本发明利用泵浦光的光强对信号光产生交叉相位调制，使掺铒光纤耦合器的两根波导中的传播常数改变，即掺铒光纤耦合器的耦合系数改变,从而改变了信号光在输出端的功率分配，实现逻辑转换功能。

[0013] 本发明全光逻辑器利用交叉相位调制，产生光克尔效应，具有具有泵浦功率低，开关响应速度快，抗干扰能力强等优点，适合应用于全光通信系统。附图说明

[0014] 图1为基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器的结构示意图。

[0015] 图2a、2b为不同输入组合下输出光功率随泵浦光功率变化的逻辑器特性曲线。

[0016] 图2a、2b中，T1表示输出端口A的输出功率，T2表示输出端口B的输出功率。左图(图2a)是当只有信号源(1-1)有输入时的输出特性曲线，右图(图2b)是信号源(1-1)和(1-2)都有输入时的输出特性曲线。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明实施例作详细说明。

[0018] 如图1所示，本实施例基于掺铒光纤耦合器的Sagnac干涉仪全光逻辑器，包括信号源1-1、信号源1-2、环形器2-1、环形器2-2、合波器3、掺铒光纤耦合器4、泵浦源5、光隔离器6、分波器7、滤波器8-1、滤波器8-2，泵浦源5所产生的泵浦波波长范围为900nm-980nm，功率范围为0～1W。信号源1-1、1-2产生的信号波长范围为1500nm-1550nm，功率为1mW。掺铒光纤耦合器4在没有外加泵浦光时的交叉耦合系数为0.5。第一滤波器8-1、第二滤波器8-2的通带波长范围为1500nm-1550nm。合波器3的第一端口为50％端口，第二端口为50％端口。

[0019] 信号源1-1与环形器2-1的第一端口a1连接，环形器2-1的第二端口a2与合波器3的第一端口c1连接，环形器2-1的第三端口a3为输出端A，合波器3的第二端口c2与泵浦源5连接，合波器3的第三端口c3与掺铒光纤耦合器4的第一端口d1连接，掺铒光纤耦合器4的第三端口d3与分波器7的第三端口e3连接，分波器7的第一端口e1与光隔离器6连接，分波器7的第二端口e2与滤波器8-1的第一端口g1连接，滤波器8-1的第二端口g2与滤波器8-2的第二端口h2连接，滤波器8-2的第一端口h1与掺铒光纤耦合器4的第四端口d4连接，掺铒光纤耦合器4的第二端口d2与环形器2-2的第二端口b2连接，环形器2-2的第一端口b1与信号源1-2连接，环形器2-2的第三端口b3为输出端B。

[0020] 泵浦光通过合波器，与掺铒光纤耦合器第一端口连接，经过耦合器第三端口后从分波器第一端口输出，信号光1-1依次经过环形器，合波器进入耦合器第一端口，信号光1-2经过环形器进入耦合器第二端口，两信号光在耦合器中发生耦合后从耦合器第三、第四端口输出，然后绕环传输，依次经过两个滤波器后再次回到耦合器，在耦合器中发生第二次耦合后经环形器输出。

[0021] 可调节泵浦光的输出功率，计算输出端口的输出功率，根据消光比判定逻辑器逻辑功能。

[0022] 图2显示了在给定输入信号功率情况下，两输出端口的输出功率随泵浦光功率变化的逻辑器特性曲线。两曲线的交点意味着输出信号光功率相等，此时的泵浦功率称为阈值功率。

[0023] 表1表示选择一个泵浦功率，根据不同的输入组合得出的全光逻辑器的真值表。

[0024] 表1

[0025]

[0026] 表1为该全光逻辑器逻辑真值表。

[0027] 表1中，a1，b1和A，B分别表示信号的输入输出端口，逻辑值“0”和“1”表示有无信号输入。Xij是消光比，用来判定输出逻辑值。

[0028] 本发明全光逻辑器的实现过程：

[0029] 1、根据开关特性曲线，找出泵浦光阈值功率。

[0030] 2、根据阈值功率，选择不同的泵浦功率，同时结合不同的输入组合，实[0031] 现不同的光逻辑门。

[0032] 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。

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