[发明专利]一种基于级联半导体光放大器的全光异或门装置

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种基于级联半导体光放大器的全光异或门装置，实现全光网络中全光信号的逻辑异或处理。

背景技术

进入21世纪以来，人们对信息的需求与日俱增。但在现有的基于电子技术的通信网中，网络上各个节点要完成光/电/光的转换，其中的电子器件受制于其自身，信号处理速率受到自身条件限制而产生了通信网中的“电子瓶颈”现象，难以满足高速通信综合业务日益发展的要求。

而光/光的信号处理方案摒弃了电子器件的限制，直接进行光信号处理，其处理速度较光/电/光的转换方式有明显优势。由此而引发了全光网络的构想和相关研究。未来的光高速网络，想要实现全光信号处理，全光逻辑门是实现全光数字信号处理的关键部件。其中的全光异或门可以用于标签交换、数据编码、奇偶校验、信号再生等，对其研究有重要意义。

基于SOA的交叉相位调制实现全光逻辑门的基本原理是：参与逻辑运算的信号变化引起SOA输入光功率的变化，光功率消耗的载流子浓度随之发生变化，进而引起折射率的变化，从而使相位发生变化，并在干涉的作用下使得输出光功率发生变化。由于载流子恢复时间的限制，其速率往往难以进一步提高。后来，有学者提出利用差分方法实现全光异或门的方案，巧妙地避开了载流子恢复时间的限制，实现了40Gb/s的处理速率。但其也存在较明显的缺点：需要精确的时间和相位控制，这在实际中增大了系统构建的难度，也增大了系统稳定性的风险。

本发明针对上述方案对相位控制要求严格的缺点，在MZI结构基础上提出了一种利用信号光对级联SOA的调制实现异或逻辑运算的新方案。该方案通过将信号光以相反比例分两级输入SOA的方法，降低了方案对相位控制的要求，使得系统更加稳定。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于克服当前基于交叉相位调制效应逻辑门的缺点，提供一种基于马赫-曾得尔干涉仪结构的级联半导体光放大器(SOA)的全光异或门装置，可以降低对相位精确调制的依赖，提高输出的稳定性。

为了解决上述技术问题，达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于级联半导体光放大器的全光异或门装置，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、第一级联半导体光放大器SOA3、第二级联半导体光放大器SOA9、第三级联半导体光放大器SOA20、第四级联半导体光放大器16、第一滤波装置4、第二滤波装置10、第三滤波装置21、第四滤波装置17、第一功率调节装置17、第二功率调节装置5、第三功率调节装置7、第四功率调节装置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共同构成马赫曾得尔干涉仪，其余各元件分布于干涉仪两臂；中心波长为λ₁的脉冲光A光携带信号，输入到50:50的第一功分器1后，第一功分器的下输出下端口接第一功率调节装置13；中心波长为λ₃的时钟光输入到50:50第三功分器14后，第三功分器的输出上端口与第一功分器1的上输出上端口与第一耦合器2的输入端连接，第一耦合器的输出端依次接第一级联半导体光放大器SOA3、第一滤波装置4；

第三功分器14输出下端口与第一功分器1的下端口共接第四耦合器15输入端，第四耦合器的输出端接第四级联半导体光放大器SOA16、第四滤波装置17；第一滤波装置4之后依次接第二功率调节装置5、第二耦合器8的一个输入端，第四滤波装置17之后依次接第四功率调节装置18、第三耦合器19的一个输入端；

中心波长为λ₂的脉冲光B光携带信号，在输入50:50的第二功分器6后，第二功分器6输出上端口接第三功率调节装置7，第三功率调节装置的输出端口接第二耦合器8一个输入端口，第二功分器6输出下端口接第三耦合器19的一个输入端口；第二耦合器8后依次接第二级联半导体光放大器SOA9、第二滤波装置10，第三耦合器19后依次接第三级联半导体光放大器SOA20、第三滤波装置21，第二滤波装置10的输出端接移相器11，移相器和第三滤波装置21分别接合路器12的两个输入端口。